Weight minimization of double-deck train carbody is imperative to reduce cost and extend life-time of train. It is required to decide 36 thickness of aluminum extruded panels. However, the design variables are two many to tract. moreover, one execution of structural analysis of double-deck carbody is time-consuming. Therefore, we adopt approximation technique to save computational cost of optimization process. Response surface model is used to apporximate static response of double-deck carbody. To obtain plausible response surface model, orthogonal array is empolyed as design of experiment(DOE). Design improvement by approximate model-based optimization is described. Accuracy and efficiency of optimization by using response surface model are discussed.
공학적 설계에 있어 많은 문제들은 몇 가지 목적함수들을 동시에 최소화하여야 할 필요가 있을 경우가 있다. 선박설계에 있어, 종래에는 자재비 경감과 재화중량 증가를 위해 최소중량설계가 구조 설계의 주된 목적이었으나, 값싼 노동력을 내세운 후발 조선국과의 치열한 국제 경쟁을 극복하기 위해서는 보다 경제성 있는 선박 건조 기술 개발이 선행되어야 할 것이다. 이에 따라 본 연구에서는 다목적함수 최적화기법을 이용한 선체 구조의 보다 합리적인 설계 방안에 대한 연구를 수행하여 실제 건조된 유조선을 대상으로 중량, 건조비 등의 경제성을 비교 평가하였다. 다목적 함수로는 유조선의 중량과 건조비로 하였으며 최적화 기법으로는 확률론적 탐색법인 ES(Evolution Strategies)를 이용하였다. 건조비 모델은 상대 건조비 개념을 도입하였고, 종강도 부재는 선급규정에 의해, 횡강도 및 횡격벽 부재는 직접해석법인 일반화된 경사처짐법을 사용하여 설계에 적용하였다. 다목적함수 최적화 결과로부터 도출된 Pareto 최적 설계점들에 대하여, 요구운임률을 각각 산정함으로써 이들 최적 설계점들 중에서 가장 경제성이 뛰어난 선박 설계 방안을 제시하였다.
Genetic algorithms (GA) is a well known technique that is capable of handling multiobjective functions and discrete constraints in the process of numerical optimization. Together with the Pareto ranking scheme, more than one possible solution can be obtained despite the imposed constraints and multi-criteria design functions. In view of this unique capability, the design of the log-periodic dipole antenna array (LPDA) using this special feature is proposed in this paper. This method also provides gain, front-back level and S parameter design tradeoff for the LPDA design in broadband application at no extra computational cost.
In global competition manufacturing companies have to produce modern, new constructions from advanced materials in order to increase competitiveness. The aim of my research was to develop a new composite cellular plate structure, which can be primarily used for structural elements of road, rail, water and air transport vehicles (e.g. vehicle bodies, ship floors). The new structure is novel and innovative, because all materials of the components of the newly developed structure are composites (laminated Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) deck plates with pultruded Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP) stiffeners), furthermore combines the characteristics of sandwich and cellular plate structures. The material of the structure is much more advantageous than traditional steel materials, due mainly to its low density, resulting in weight savings, causing lower fuel consumption and less environmental damage. In the study the optimal construction of a given geometry of a structural element of a road truck trailer body was defined by single- and multi-objective optimization (minimal cost and weight). During the single-objective optimization the Flexible Tolerance Optimization method, while during the multi-objective optimization the Particle Swarm Optimization method were used. Seven design constraints were considered: maximum deflection of the structure, buckling of the composite plates, buckling of the stiffeners, stress in the composite plates, stress in the stiffeners, eigenfrequency of the structure, size constraint for design variables. It was confirmed that the developed structure can be used principally as structural elements of transport vehicles and unit load devices (containers) and can be applied also in building construction.
This study was conducted to find out the reasonable optimum design method of agricultural reinforced concrete structures. Selected design variables are the dimension of concrete section, reinforced steel area, and objective function is formulated by cost function. To test the reliability, efficiency, possibility of application and reasonability of optimum design method, both continuous optimization method and mixed-discrete optimization method were applied to the design of reinforced concrete superstructure of aqueduct and application results were discussed. It is proved that mixed-discrete optimization method is more reliable, efficient and reasonable than continuous optimization method for the optimum design of reinforced concrete agricultural structures.
Bolideh, Ameneh;Arab, Hamed Ghohani;Ghasemi, Mohammad Reza
Computers and Concrete
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제24권4호
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pp.313-327
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2019
The purpose of the present study is to present a new approach to designing and selecting the details of multidimensional continuous RC beam by applying all strength, serviceability, ductility and other constraints based on ACI318-14 using Teaching Learning Based Optimization (TLBO) algorithm. The optimum reinforcement detailing of longitudinal bars is done in two steps. in the first stage, only the dimensions of the beam in each span are considered as the variables of the optimization algorithm. in the second stage, the optimal design of the longitudinal bars of the beam is made according to the first step inputs. In the optimum shear reinforcement, using gradient-based methods, the most optimal possible mode is selected based on the existing assumptions. The objective function in this study is a cost function that includes the cost of concrete, formwork and reinforcing steel bars. The steel used in the objective function is the sum of longitudinal and shear bars. The use of a catalog list consisting of all existing patterns of longitudinal bars based on the minimum rules of the regulation in the second stage, leads to a sharp reduction in the volume of calculations and the achievement of the best solution. Three example with varying degrees of complexity, have been selected in order to investigate the optimal design of the longitudinal and shear reinforcement of continuous beam.
Fernando L. Tres Junior;Guilherme F. Medeiros;Moacir Kripka
Steel and Composite Structures
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제51권6호
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pp.647-659
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2024
Given the increased interest in enhancing structural sustainability, the current study sought to apply multiobjective optimization to a footbridge with a steel-concrete composite I-girder structure. It was considered as objectives minimizing the cost for building the structure, the environmental impact assessed by CO2 emissions, and the vertical accelerations created by human-induced vibrations, with the goal of ensuring pedestrian comfort. Spans ranging from 15 to 25 meters were investigated. The resistance of the slab's concrete, the thickness of the slab, the dimensions of the welded steel I-profile, and the composite beam interaction degree were all evaluated as design variables. The optimization problem was handled using the Multiobjective Harmony Search (MOHS) metaheuristic algorithm. The optimization results were used to generate a Pareto front for each span, allowing us to assess the correlations between different objectives. By evaluating the values of design variables in relation to different levels of pedestrian comfort, it was identified optimal values that can be employed as a starting point in predimensioning of the type of structure analyzed. Based on the findings analysis, it is possible to highlight the relationship between the structure's cost and CO2 emission objectives, indicating that cost-effective solutions are also environmentally efficient. Pedestrian comfort improvement is especially feasible in smaller spans and from a medium to a maximum level of comfort, but it becomes expensive for larger spans or for increasing comfort from minimum to medium level.
Location area planning (LAP) problem is to partition the cellular/mobile network into location areas with the objective of minimizing the total cost in location management. The minimum cost has two components namely location update cost and searching cost. Location update cost is incurred when the user changes itself from one location area to another in the network. The searching cost incurred when a call arrives, the search is done only in the location area to find the user. Hence, it is important to find a compromise between the location update and paging operations such that the cost of mobile terminal location tracking cost is a minimum. The complete mobile network is divided into location areas. Each location area consists of a group of cells. This partitioning problem is a difficult combinatorial optimization problem. In this paper, we use particle swarm optimization (PSO) to obtain the best/optimal group of cells for 16, 36, 49, and 64 cells network. Experimental studies illustrate that PSO is more efficient and surpasses those of precious studies for these benchmarking problems.
The automobile suspension system is composed of parts that affect performances of a vehicle such as ride quality, handling characteristics, straight performance and steering effort, etc. Moreover, by using the finite element analysis the cost for the initial design step can be decreased. In the design of a suspension system, usually system vibration and structural rigidity must be considered simultaneously to satisfy dynamic and static requirements simultaneously. In this paper, we consider the weight reduction and the increase of the first eigen-frequency of a suspension part, the upper control arm, especially using topology optimization and size optimization. Firstly, we obtain the initial design to maximize the first eigen-frequency using topology optimization. Then, we apply the multi-objective parameter optimization method to satisfy both the weight reduction and the increase of the first eigen-frequency. The design variables are varying during the optimization process for the multi-objective. Therefore, we can obtain the deterministic values of the design variables not only to satisfy the terms of variation limits but also to optimize the two design objectives at the same time. Finally, we have executed reliability based optimal design on the upper control arm using the Monte-Carlo method with importance sampling method for the optimal design result with 98% reliability.
The conventional reliability based design optimization(RBDO) methods require high computational cost compared with the deterministic design optimization(DO) methods. To overcome the computational inefficiency of RBDO, single loop methods have been proposed. These need less function calls than that of RBDO but much more than that of DO. In this study, the approximate reliability method is proposed that the computational requirement is nearly the same as DO and the reliability accuracy is good compared with that of RBDO. Using this method, the 3-D viscous aerodynamic shape design optimization with uncertainty is performed very efficiently.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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