The paper concerns topology and geometry optimization of statically determinate beams with arbitrary number of supports. The optimization problem is treated as a bi-criteria one, with the objectives of minimizing the absolute maximum bending moment and the maximum deflection for a uniform gravity load. The problem is formulated and solved using the Pareto optimality concept and the lexicographic ordering of the objectives. The non-dominated sorting genetic algorithm NSGA-II and the local search method are used for the optimization in the Pareto sense, whereas the genetic algorithm and the exhaustive search method for the lexicographic optimization. Trade-offs between objectives are examined and sets of Pareto-optimal solutions are provided for different topologies. Lexicographically optimal beams are found assuming that the maximum moment is a more important criterion. Exact formulas for locations and values of the maximum deflection are given for all lexicographically optimal beams of any topology and any number of supports. Topologies with lexicographically optimal geometries are classified into equivalence classes, and specific features of these classes are discussed. A qualitative principle of the division of topologies equivalent in terms of the maximum moment into topologies better and worse in terms of the maximum deflection is found.
One of the hottest challenges in automotive industry is related to weight reduction in sheet metal forming processes, in order to produce a high quality metal part with minimal material cost. Stamping is the most widely used sheet metal forming process; but its implementation comes with several fabrication flaws such as springback and failure. A global and simple approach to circumvent these unwanted process drawbacks consists in optimizing the initial blank shape with innovative methods. The aim of this paper is to introduce an efficient methodology to deal with complex, computationally expensive multicriteria optimization problems. Our approach is based on the combination of methods to capture the Pareto Front, approximate criteria (to save computational costs) and global optimizers. To illustrate the efficiency, we consider the stamping of an industrial workpiece as test-case. Our approach is applied to the springback and failure criteria. To optimize these two criteria, a global optimization algorithm was chosen. It is the Simulated Annealing algorithm hybridized with the Simultaneous Perturbation Stochastic Approximation in order to gain in time and in precision. The multicriteria problems amounts to the capture of the Pareto Front associated to the two criteria. Normal Boundary Intersection and Normalized Normal Constraint Method are considered for generating a set of Pareto-optimal solutions with the characteristic of uniform distribution of front points. The computational results are compared to those obtained with the well-known Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II. The results show that our proposed approach is efficient to deal with the multicriteria shape optimization of highly non-linear mechanical systems.
This study presents about the method of alternatives selection by considering wall performance and interior design. Wall is selected fur the object and 3 items of cost, performance, and design as the objective function for optimizing are determined. Thus the wall performance selected problems, which are improvement of insulation performance, sweaty prevention, sound insulation performance and design selected problems, which is satisfactory Improvement of users about Interior design. It is important to select alternatives that can satisfy the performance and design on the capital given as much as possible. But quantitative problem such as performance or expanses and qualitative problem such as design are not in the same dimension. Therefore this problem is a multi-criteria optimization problem and also has used AHP method as the method to solve these. Moreover GA is used to solve a problem of the alternatives occurrence, which is the characteristic of multi-criteria problem. This study presents the solution method on multi-criteria problem that has been mix loaded of quantitative problem and qualitative problem by using AHP(Analytic Hierarchy Process) and GA(Genetic Algorithm).
The energy absorption characteristics of diamond core sandwich cylindrical columns under axial crushing process depend greatly on the amount of material which participates in the plastic deformation. Both the single-objective and multi-objective optimizations are performed for columns under axial crushing load with core thickness and helix pitch of the honeycomb core as design variables. Models are optimized by multi-objective particle swarm optimization (MOPSO) algorithm to achieve maximum specific energy absorption (SEA) capacity and minimum peak crushing force (PCF). Results show that optimization improves the energy absorption characteristics with constrained and unconstrained peak crashing load. Also, it is concluded that the aluminum tube has a better energy absorption capability rather than steel tube at a certain peak crushing force. The results justify that the interaction effects between the honeycomb and column walls greatly improve the energy absorption efficiency. A ranking technique for order preference (TOPSIS) is then used to sort the non-dominated solutions by the preference of decision makers. That is, a multi-criteria decision which consists of MOPSO and TOPSIS is presented to find out a compromise solution for decision makers. Furthermore, local and global sensitivity analyses are performed to assess the effect of design variable values on the SEA and PCF functions in design domain. Based on the sensitivity analysis results, it is concluded that for both models, the helix pitch of the honeycomb core has greater effect on the sensitivity of SEA, while, the core thickness has greater effect on the sensitivity of PCF.
Kim, Jun-Oh;Baek, Seok-Heum;Kim, Tae-Woo;Kang, Sangmo
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.12
no.2
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pp.81-90
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2013
A study on the flow-structure characteristics of marine 3/2WAY pneumatic valve is essential for optimizing the performance of ship engines. It is important that the valve has desirable safety factor and reduced weight from safety and economic point of view. In this paper, flow-structure characteristics of pneumatic valve is obtained by being optimized based on the proper design criteria. The air with the pressure of 30 bar is the working fluid which is made to fill in the tack in short time. This time is defined as the filling time. On optimum design by considering the flow-structure characteristics, the approach is based on (1) the mathematical formulation of design decisions using the compromise decision-making method, and (2) the approximation technique of response surfaces. The methodology is demonstrated as the multi-objective optimization tool to improve the performance of marine 3/2WAY pneumatic valve.
This paper provides a new topology optimization technique which is intended to maximize the fundamental frequency with simultaneous consideration of other natural frequencies in the form of multi-frequency problems. The modal strain energy is considered as the objective function to be minimized and the initial volume of structures is used as the constraint function. The resizing algorithm based on the optimality criteria is adopted to update the hole size existing inside the material. From numerical tests, the proposed technique is found to be very effective to maximize the fundamental frequency of the structure and it can also successfully consider several higher mode effects into the optimum topology of structure through the introduction of weights.
Journal of Korean Institute of Industrial Engineers
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v.37
no.4
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pp.358-366
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2011
Multi-criteria ABC inventory classification, which aims to classify inventory items by considering more than one criterion, is one of the most widely employed techniques for inventory control. The weighted linear optimization (WLO) model proposed by Ramanathan (2006) solves the problem of multi-criteria ABC inventory classification by generating a set of criterion weights for each inventory item and assigning a normalized score to the item for ABC analysis. However, the WLO model has some limitations. First, many inventory items can share the same optimal score, which can hinder a precise classification of inventory items. Second, the model allows too much flexibility in weighting multiple criteria; each item is allowed to choose its own weights so that it can maximize its score. As a result, if an item dominates the others in terms of a certain criterion, it may be classified into a higher class regardless of other criteria by assigning an overwhelming weight to the criterion. Consequently, an item with a high value in an unimportant criterion and low values in others may be inappropriately classified as class A, leading to an inaccurate classification of inventory items. To overcome these shortcomings, we extend the WLO model by using the cross-efficiency method in data envelopment analysis. We claim that the proposed model can provide a more reasonable and accurate classification of inventory items by mitigating the adverse effect of flexibility in the choice of weights and yielding a unique ordering of inventory items.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.3
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pp.976-995
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2016
Workflow scheduling is one of the challenging problems in cloud computing, especially when service reliability is considered. To improve cloud service reliability, fault tolerance techniques such as fault recovery can be employed. Practically, fault recovery has impact on the performance of workflow scheduling. Such impact deserves detailed research. Only few research works on workflow scheduling consider fault recovery and its impact. In this paper, we investigate the problem of workflow scheduling in clouds, considering the probability that cloud resources may fail during execution. We formulate this problem as a multi-objective optimization model. The first optimization objective is to minimize the overall completion time and the second one is to minimize the overall execution cost. Based on the proposed optimization model, we develop a heuristic-based algorithm called Min-min based time and cost tradeoff (MTCT). We perform extensive simulations with four different real world scientific workflows to verify the validity of the proposed model and evaluate the performance of our algorithm. The results show that, as expected, fault recovery has significant impact on the two performance criteria, and the proposed MTCT algorithm is useful for real life workflow scheduling when both of the two optimization objectives are considered.
Montoya, Miguel Cid;Nieto, Felix;Hernandez, Santiago
Wind and Structures
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v.32
no.4
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pp.355-369
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2021
Shape optimization of tall buildings is an efficient approach to mitigate wind-induced effects. Several studies have demonstrated the potential of shape modifications to improve the building's aerodynamic properties. On the other hand, it is well-known that the cross-section geometry has a direct impact in the floor area availability and subsequently in the building's profitability. Hence, it is of interest for the designers to find the balance between these two design criteria that may require contradictory design strategies. This study proposes a surrogate-based multi-objective optimization framework to tackle this design problem. Closed-form equations provided by the Eurocode are used to obtain the wind-induced responses for several wind directions, seeking to develop an industry-oriented approach. CFD-based surrogates emulate the aerodynamic response of the building cross-section, using as input parameters the cross-section geometry and the wind angle of attack. The definition of the building's modified plan shapes is done adopting the reduced basis approach, advancing the current strategies currently adopted in aerodynamic optimization of civil engineering structures. The multi-objective optimization problem is solved with both the classical weighted Sum Method and the Weighted Min-Max approach, which enables obtaining the complete Pareto front in both convex and non-convex regions. Two application examples are presented in this study to demonstrate the feasibility of the proposed strategy, which permits the identification of Pareto optima from which the designer can choose the most adequate design balancing profitability and occupant comfort.
Fuzzy L. P. with Multi-criteria function is adopted in this VAR allocation algorithm to accomplish the optimization of co-conflicting objectives, such as the amount of the VAR Installed and power system loss, while keeping the bus voltage profile within an admissible range. fuzzy L. P., a powerful tool dealing with the fuzziness of satisfaction levels of the constraints and the goal of objective functions, enables us to search for the solutions which may contribute in VAR planning. This advantage Is not provided by traditional standardized L. P. The effectiveness of the proposed algorithm has been verified by the test on the IEEE-30 bus system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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