Mansouri, Iman;Soori, Sanaz;Amraie, Hamed;Hu, Jong Wan;Shahbazi, Shahrokh
Steel and Composite Structures
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제27권5호
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pp.613-622
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2018
The requirement to safe and economical buildings caused to the exploitation of nonlinear capacity structures and optimization of them. This requirement leads to forming seismic design method based on performance. In this study, concentrically braced frames (CBFs) have been optimized at the immediate occupancy (IO) and collapse prevention (CP) levels. Minimizing structural weight is taken as objective function subjected to performance constraints on inter-story drift ratios at various performance levels. In order to evaluate the seismic capacity of the CBFs, pushover analysis is conducted, and the process of optimization has been done by using Bee Algorithm. Results indicate that performance based design caused to have minimum structural weight and due to increase capacity of CBFs.
"Performance-based design (PBD)" is based on designing a structure with choosing a performance target under design criteria to increase the structure's resistance against earthquake effect. The plastic hinge formation is determined as one of the fundamental data in finite elements nonlinear analysis to distinguish the condition of the structure where more significant potential damage could occur. If the number of plastic hinges in the structure is increased, the total horizontal load capability of the structure is increased, also. Theoretically, when the number of plastic hinges of the plane frame structure reaches "the degree of hyperstaticity plus one", the structure will reach the capability of the largest ultimate horizontal load. As the number of plastic hinges to be formed in the structure increases towards the theoretical plastic hinge number (TPHN), the total horizontal load capability of the structure increases, proportionally. In the previous studies of the authors, the features of examining the new performance criteria were revealed and it was formulated as follows "Increase the total number of plastic hinges to be formed in the structure to the number of theoretical plastic hinges as much as possible and keep the structure below its targeted performance with related codes". With this new performance criterion, it has been shown that the total lateral load capability of the building is higher than the total lateral load capability obtained with the traditional PBD method by the FEMA 440 and FEMA 356 design guides. In this study, PBD analysis results of structures with frame carrier systems are presented in the light of the Turkey Building Earthquake Code 2019. As a result of this study, it has been shown that the load capability of the structure in the examples of structures with frame carrier system increases by using this new performance criterion presented, compared to the results of the examination with the traditional PBD method in TBEC 2019.
An optimally designed six-phase induction motor (6PIM) is compared with an initial design induction motor having the same ratings. The Genetic Algorithm (GA) method is used for optimization and multi objective function is considered. Comparison of the optimum design with the initial design reveals that better performance can be obtained by a simple optimization method. Also in this paper each design of 6PIM, is simulated by MAXWELL_2D. The obtained simulation results are compared in order to find the most suitable solution for the specified application, considering the influence of each design upon the motor performance. Construction a 6PIM based on the information obtained from GA method has been done. Quality parameters of the designed motors, such as: efficiency, power losses and power factor measured and optimal design has been evaluated. Laboratory tests have proven the correctness of optimal design.
Chen, Chengcheng;Zhu, Baoshan;Singh, Patrick Mark;Choi, Young-Do
한국유체기계학회 논문집
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제18권1호
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pp.20-28
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2015
The pump-turbine impeller is the key component of pumped storage power plant. Current design methods of pump-turbine impeller are private and protected from public viewing. Generally, the design proceeds in two steps: the initial hydraulic design and optimization design to achieve a balanced performance between pump mode and turbine mode. In this study, the 3D inverse design method is used for the initial hydraulic impeller design. However, due to the special demand of high performance in both pump and reverse mode, the design method is insufficient. This study is carried out by modifying the geometrical parameters of the blade which have great influence and need special consideration in obtaining the high performance on the both modes, such as blade shape type at low pressure side (inlet of pump mode, outlet of turbine mode) and the blade lean at blade high pressure side (outlet of pump mode, inlet of turbine mode). The influence of the geometrical parameters on the performance characteristic is evaluated by CFD analysis which presents the efficiency and internal flow results. After these investigations of the geometrical parameters, the criteria of designing pump-turbine impeller blade low and high sides shape is achieved.
In this work, a modified stage-stacking method for the performance prediction of multi-stage axial flow compressors is proposed. The method is based on a simultaneous calculation of all interstage variables (temperature, pressure, flow velocity) instead of the conventional sequential stage-by-stage scheme. The method is also very useful in simulating the effect of changing angles of the inlet guide vane and stator vanes on the compressor operating characteristics. Generalized stage performance curves are used in presenting the performance characteristics of each stage. General assumptions enable determination of flow path data and stage design performance. Performance of various real compressors is predicted and comparison between prediction and field data validates the usefulness of the present method.
To track the sinusoidal current under stationary frame and suppress the effects of low-order grid harmonics, the multi-resonant quasi-proportional plus resonant (PR) controller has been extensively used for digitally controlled LCL-type pulse-width modulation (PWM) converters with capacitor-current-feedback active damping. However, designing the controller is difficult because of its high order and large number of parameters. Moreover, the computation and PWM delays of the digitally controlled system significantly affect damping performance. In this study, the delay effect is analyzed by using the Nyquist diagrams and the system stability constraint condition can be obtained based on the Nyquist stability criterion. Moreover, impact analysis of the control parameters on the current loop performance, that is, steady-state error and stability margin, identifies that different control parameters play different decisive roles in current loop performance. Based on the analysis, a simplified controller design method based on the system specifications is proposed. Following the method, two design examples are given, and the experimental results verify the practicability and feasibility of the proposed design method.
Kalapodis, Nicos A.;Papagiannopoulos, George A.;Beskos, Dimitri E.
Earthquakes and Structures
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제18권1호
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pp.27-44
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2020
This work presents a comparison of three performance-based seismic design methods (PBSD) as applied to plane steel frames having eccentric braces (EBFs) and buckling restrained braces (BRBFs). The first method uses equivalent modal damping ratios (ξk), referring to an equivalent multi-degree-of-freedom (MDOF) linear system, which retains the mass, the elastic stiffness and responds in the same way as the original non-linear MDOF system. The second method employs modal strength reduction factors (${\bar{q}}_k$) resulting from the corresponding modal damping ratios. Contrary to the behavior factors of code based design methods, both ξk and ${\bar{q}}_k$ account for the first few modes of significance and incorporate target deformation metrics like inter-storey drift ratio (IDR) and local ductility as well as structural characteristics like structural natural period, and soil types. Explicit empirical expressions of ξk and ${\bar{q}}_k$, recently presented by the present authors elsewhere, are also provided here for reasons of completeness and easy reference. The third method, developed here by the authors, is based on a hybrid force/displacement (HFD) seismic design scheme, since it combines the force-base design (FBD) method with the displacement-based design (DBD) method. According to this method, seismic design is accomplished by using a behavior factor (qh), empirically expressed in terms of the global ductility of the frame, which takes into account both non-structural and structural deformation metrics. These expressions for qh are obtained through extensive parametric studies involving non-linear dynamic analysis (NLDA) of 98 frames, subjected to 100 far-fault ground motions that correspond to four soil types of Eurocode 8. Furthermore, these factors can be used in conjunction with an elastic acceleration design spectrum for seismic design purposes. Finally, a comparison among the above three seismic design methods and the Eurocode 8 method is conducted with the aid of non-linear dynamic analyses via representative numerical examples, involving plane steel EBFs and BRBFs.
In this study, the weight and the connections type layout of low-rise eccentrically braced frame (EBF) have been optimized based on performance-based design method. For this purpose, two objective functions were defined based on two different aspects on rigid connections, in one of which minimization and in the other one, maximization of the number of rigid connections was considered. These two objective functions seek to increase the area under the pushover curve, in addition to the reduction of the weight and selection of the optimum connections type layout. The performance of these objective functions was investigated in optimal design of a three-story eccentrically braced frame, using two meta-heuristic algorithms: Enhanced Colliding Bodies Optimization (ECBO) and Enhanced Vibrating Particles System (EVPS). Then, the reliability indices of the optimal designs for both objective functions were calculated for the story lateral drift limits using Monte-Carlo Simulation (MCS) method. Based on the reliability assessment results of the optimal designs and taking the three levels of safety into account, the final designs were selected and their specifications were compared.
Performance based seismic design is a very efficient method in evaluating the seismic capacity of building. In this study, the method estimating the performance point of the spatial structures based on capacity spectrum method(CSM) is proposed. And for efficient evaluation for the performance point of the spatial structures, the algorithm to convert spatial structural system to ESDOF system is proposed. Its efficiency is confirmed by comparing with time history analysis of full model. And dynamic behaviors of spatial structures are examined by using this method. At last, evaluation of structural performance according to variation of stiffness after plastic deformation is carried out.
Li, JiaTong;Jia, WenBao;Hei, DaQian;Yao, Zeen;Cheng, Can
Nuclear Engineering and Technology
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제54권6호
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pp.2221-2229
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2022
In this research, for improving the measurement performance of Prompt Gamma-ray Neutron Activation Analysis (PGNAA) set-up, a new optimization method for set-up design was proposed and investigated. At first, the calculation method for Signal-to-Noise Ratio (SNR) was proposed. Since the SNR could be calculated and quantified accurately, the SNR was chosen as the evaluation parameter in the new optimization method. For discussing the feasibility of the SNR optimization method, two kinds of PGNAA set-ups were designed in the MCNP code, based on the SNR optimization method and the previous signal optimization method, respectively. Meanwhile, the single element spectra analysis method was proposed, and the analysis effect of single element spectra as well as element sensitivity were used for comparing the measurement performance. Since the simulation results showed the better measurement performance of set-up designed by SNR optimization method, the experimental set-ups were built for the further testing, finally demonstrating the feasibility of the SNR optimization method for PGNAA setup design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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