An efficient method was developed in this study to obtain optimal stacking sequences, thicknesses, and minimum weights of stiffened laminated composite shells under combined loading conditions and stiffener layouts using genetic algorithms (GAs) and finite element analyses. Among many parameters in designing composite laminates determining a optimal stacking sequence that may be formulated as an integer programming problem is a primary concern. Of many optimization algorithms, GAs are powerful methodology for the problem with discrete variables. In this paper the optimal stacking sequence was determined, which gives the maximum critical buckling load factor and the minimum weight as well. To solve this problem, both the finite element analysis by ABAQUS and the GA-based optimization procedure have been implemented together with an interface code. Throughout many parametric studies using this analysis tool, the influences of stiffener sizes and three different types of stiffener layouts on the stacking sequence changes were throughly investigated subjected to various combined loading conditions.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제9권3호
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pp.265-276
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2016
Energy systems working coherently in different conditions may not have a specific design which can provide optimal performance. A system working for a longer period at lower efficiency implies higher energy consumption. In this effort, a methodology demonstrated by a jet pump design and optimization via numerical modeling for fluid dynamics and implementation of an evolutionary algorithm for the optimization shows a reduction in computational costs. The jet pump inherently has a low efficiency because of improper mixing of primary and secondary fluids, and multiple momentum and energy transfer phenomena associated with it. The high fidelity solutions were obtained through a validated numerical model to construct an approximate function through surrogate analysis. Pareto-optimal solutions for two objective functions, i.e., secondary fluid pressure head and primary fluid pressure-drop, were generated through a multi-objective genetic algorithm. For the jet pump geometry, a design space of several design variables was discretized using the Latin hypercube sampling method for the optimization. The performance analysis of the surrogate models shows that the combined surrogates perform better than a single surrogate and the optimized jet pump shows a higher performance. The approach can be implemented in other energy systems to find a better design.
A design system was developed for the doubler plate of a ship structure simultaneously subjected to in-plane loads and lateral pressure based on general dimensions and those of a representative ship structure. An equivalent design equation that considers various structural design parameters was derived by introducing the equivalent plate thickness theory, and the design of the doubler plate reinforcement of the ship structure was developed. A hybrid structural design system was established for a doubler plate simultaneously subjected to in-plane loads and lateral pressure consisting of two modules: an optimized design module and a double plate strength & design review module. The practical application of this design system was illustrated to show its usability. It was found that the design safety of the doubler plate was ensured, and this system could be used as an initial design guide to review the double plate reinforcement for a dent or corrosion of the ship plate members. Using the developed design system would make it possible to obtain a more reasonable doubler plate structure that considers the rational reinforcement of plate members of ship structures. In addition, a more reliable structural analysis using a strength evaluation process can be performed to verify the efficiency of the optimum structural design for the doubler plate structure.
제로터(Gerotor) 오일펌프는 구조가 간단하고 1 회전당 토출량이 많기 때문에 소형화에 유리하며, 자동차의 엔진 윤활유 공급원 및 자동 변속기의 유압원으로 널리 사용되고 있다. 최근 자동차 산업에서는 연비향상 및 소음저감이 가장 중요한 문제로 대두되는데, 내접형 기어펌프 측면에서는 제로터의 치형설계 및 포트형상 설계를 통하여 이를 대처하고 있다. 이에 본 논문에서는 유량맥동이 매우 작은 값을 가지도록 조합된(타원 1-타원형 인벌루트-타원 2) 외부로브 형상에 대하여 치형의 기구학적 조건을 만족하는 식을 유도하여 내부로브 형상을 창출하였으며, 이에 대한 첨점 및 루프가 발생하지 않는 설계인자 범위를 결정하였다. 또한 설계인자의 변화가 치형의 형상 및 성능인자(유량, 유량맥동)에 미치는 영향을 파악하여 최적의 치형을 구하고자 하였다.
The general time optimal control law provides the optimal solution for a minimum time control problem. But in most real systems with disturbances and model uncertainties, the time optimal control law leads to chattering effect. This chattering effect can cause the system to be unstable. Therefore, we propose a robust optimal control algorithm for the nonlinear second order systems with model uncertainty. The proposed algorithm is combined with bang-bang control and sliding mode control. Thus the proposed algorithm has two state space regions to implement to control algorithm. In each region, the appropriate linear or nonlinear feedback control law is used satisfying the dynamic system equations. Simulation results show the superiority of the proposed controller in comparison with pure time optimal control(bang-bang control).
In this paper, a novel model following sliding mode control is proposed by using a novel sliding mode with virtual state. This sliding surface has nominal dynamics of an original system and makes it possible that the Sliding Mode Control(SMC) technique is combined with the optimal controller. Its design is based on the argument system whose dynamics have one higher order than that of the original system. The reaching phase is eliminated by using an initial virtual state that makes the initial sliding function equal to zero.
The use of ceramic inserts in hot extrusion dies offers significant technical and economic advantages over other forms of manufacture. These potential benefits can however only be realized by optimal design of the tools so that the ceramic inserts are not subjected to stresses that lead to their premature failure. In this paper, process simulation and stress analysis are thus combined during the design, and a data exchange program has been developed that enables optimal design of the dies taking into account the elastic deflections generated in shrink fitting the die inserts and that caused by the stresses generated in the process. The stress analysis of the dies is used to determine the stress conditions on the ceramic insert by considering contact and interference effects under both mechanical and thermal loads. The results are compared with the experimental ones for verification.
Shrink-rings (Stress-rings) are used in the fabrication of dies for cold forming and powder compaction processes to increase the allowable pressures for a given die material. Optimum procedures are to minimize a die thickness under the conditions that the stress distributions in the die and stress-rings utilize fully the strength available in each of the die elements. This paper proposes a new approach, where the maximum allowable shrinking pressures are calculated on shrinkage plans in the radial direction and the fractional shrinking pressures below the maximum allowable pressures are used as the design values. Two criteria for the optimal die design are used: Maximum shear stress limit for one-piece dies and zero tensile stress limit for combined dies. A computer program, DIECOM, is developed for illustrating the computer-aided design procedures. Finally, examples for each case are presented in this paper.
Two-level fractional factorial designs are widely used when many factors are considered. When two-level fractional factorial designs are used, some effects are confounded with each other. To break the confounding between effects, we can use fractional factorial designs, called fold-over designs, in which certain signs in the design generators are switched. In this paper, optimal fold-over designs with four-level quantitative and two-level factors are presented for (1) the initial designs without curvature effect and (2) those with curvature effect. Optimal fold-over design tables are provided for 8-run, 16-run, and 32-run experiments.
The multiobjective optimization is presented for the optimal design of induction motors. The aim of design is to find an optimized induction motor in terms of both the efficiency and the mass. The efficiency and the mass are linearly combined using the weighting factors. Optimization process is performed by using the improved (1+1) evolution strategy (ES). ES is the algorithm that can find the global minimum. To verify the validity of the proposed method. the method is applied to a sample design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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