In this article, a harmony search algorithm is presented for optimum design of steel frame structures. Harmony search is a meta-heuristic search method which has been developed recently. It is based on the analogy between the performance process of natural music and searching for solutions of optimization problems. The design algorithms obtain minimum weight frames by selecting suitable sections from a standard set of steel sections such as American Institute of Steel Construction (AISC) wide-flange (W) shapes. Stress constraints of AISC Load and Resistance Factor Design (LRFD) and AISC Allowable Stress Design (ASD) specifications, maximum (lateral displacement) and interstorey drift constraints, and also size constraint for columns were imposed on frames. The results of harmony search algorithm were compared to those of the other optimization algorithms such as genetic algorithm, optimality criterion and simulated annealing for two planar and two space frame structures taken from the literature. The comparisons showed that the harmony search algorithm yielded lighter designs for the design examples presented.
The purpose of this study is to optimize the design of the jack-up platform for 5MW offshore wind turbine system. Considering all the environmental loads such as currents, waves, winds and so on, the members of structures have been designed and optimized based on the AISC and API-RP-2A to be within the allowable stress even in the most critical and severe condition. In addition to the above strength check of structural members, the joint punching shear check and the hydrostatic collapse check are also performed where they are required for the design. The design life of the jack-up platform is 50 years for the static strength check and the fatigue design life is 100 years including to the DFF(Design Fatigue Factor) of 2.0 to have enough stability and workability for the design optimization.
In this paper, using an adjoint variable method, we develop a design sensitivity analysis(DSA) method applicable to heat conduction problems in steady state. Also, a topology design optimization method is developed using the developed DSA method. Design sensitivity expressions with respect to the thermal conductivity are derived. Since the already factorized system matrix is utilized to obtain the adjoint solution, the cost for the sensitivity computation is trivial. For the topology design optimization, the design variables are parameterized into normalized bulk material densities. The objective function and constraint are the thermal compliance of structures and allowable material volume respectively. Through several numerical examples, the developed DSA method is verified to yield very accurate sensitivity results compared with finite difference ones, requiring less than 0.25% of CPU time for the finite differencing. Also, the topology optimization yields physical meaningful results.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제25권4호
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pp.833-845
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2001
Quantitative Feedback Theory(QFT) has been used to design a robust power system stabilizer(PSS) to improve transient and dynamic stabilities of a power system. This design technique is basically accomplished in frequency domain. The most important feature of QFT is that it is able to deal with the design problem of complicated uncertain plants. A basic idea in QFT design is the translation of closed-loop frequency-domain specifications into Nichols chart domains specifying the allowable range of the nominal open-loop response and then to design a controller by using the gain-phase loop shaping technique. This paper introduces a new algorithm to compute QFT bounds more efficiently. The propose QFT design method ensures a satisfactory performance of the PSS under a wide range of power system operating conditions.
In this paper, using an adjoint variable method, we develop a design sensitivity analysis (DSA) method applicable to heat conduction problems in steady state. Also, a topology design optimization method is developed using the developed DSA method. Design sensitivity expressions with respect to the thermal conductivity are derived. Since the already factorized system matrix is utilized to obtain the adjoint solution, the cost for the sensitivity computation is trivial. For the topology design optimization, the design variables are parameterized into normalized bulk material densities. The objective function and constraint are the thermal compliance of structures and allowable material volume, respectively. Through several numerical examples, the developed DSA method is verified to yield very accurate sensitivity results compared with finite difference ones, requiring less than 0.3% of CPU time far the finite differencing. Also, the topology optimization yields physical meaningful results.
In this paper, using an adjoint variable method, we develop a design sensitivity analysis (DSA) method applicable to 3-Dimensional heat conduction problems in steady state. Also, a topology design optimization method is developed using the developed DSA method. Design sensitivity expressions with respect to the thermal conductivity are derived. Since the already factorized system matrix is utilized to obtain the adjoint solution, the cost for the sensitivity computation is trivial. For the topology design optimization, the design variables are parameterized into normalized bulk material densities. The objective function and constraint are the thermal compliance of structures and allowable material volume, respectively, Through several numerical examples, the developed DSA method is verified to yield efficiency and accurate sensitivity results compared with finite difference ones. Also, the topology optimization yields physical meaningful results.
In the Prestressed die design for cold working, many constraining conditions should be considered to insure the die safety and to improve the dimension accountancy products. Among the constraining conditions, yielding conditions, diameter ratios and interferences between rings are very important. . In this paper, therefore, flexible tolerance method was used in order to search the optimum values of design variables. The maximum inner pressure is used as objective function in this numerical analysis. In the design Process, it was also involved the safety factor to the yield strength of each ring by considering the allowable tensile or compressive hoop stress in each ring. The proposed technique has been applied to the die design of backward extrusion process, and it's analytical results have been compared with that of the conventional design method.
The optimal design for the shape of MIL-S-46119 ring obturator under the high pressure using parameter stud:』 on the stress analysis considering effects of design variable is presented, and it is compared to experimental results. The trends of parametric study are in good agreement with the experimental results. The more thickness the higher stress. The more taper the higher stress. And maximum stress of circumferential surface is larger than maximum stress of forward surface. The design variable!; are such as thickness, taper, radius of shape of the obturator. In order to optimize the shape of obturation ring, the weight is maximized subject to maximum stress of the obturator within allowable stress. The design constraints are geometric elements of design variables.
The optimum design of the transverse strength member was carried out with respect to the minimum hull weight taken account of the 2-dimensional analysis by using Finite Element Method. The optimum sizes of the member such as web height, web thickness, lower flange breadth, lower flange thickness, radii, were calculated by using Hooke and Jeeves direct search method. The optimum structure satisfies requirements to allowable bending and shear stresses in each strength member. The optimum design results were compared with the practical ship design. The optimum design saves the hull weight than that of practical design amounts to 9.6% of that.
A computer aided design system for spur, helical, bevel and worm gears by using AutoCAD system and its AutoLISP computer language was newly developed in this study. Two methods are available for a designer to draw a gear. The first method needs the gear design parameters such as pressure, module, number of tooth, shaft angle, velocity, materials, etc. When the gear design parameters are inputted, a gear is drawn in AutoCAD system and maximum allowable power and shaft diameter are calculated additionally. The second method calculates all dimensions and gear design parameters to draw a gear when the information such as transmission, reduction ratio, rpm, materials and pressure are inputted. The system includes four programs. Each program is composed of a data input module, a database module, a strength calculation module, a drawing module, a text module and a drawing edit module. In conclusion, the CAD system would be widely used in companies to find the geometric data and manufacturing course.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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