Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.27
no.4
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pp.499-506
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2003
The design cycle associated with large engineering systems requires an initial decomposition of the complex system into design processes which are coupled through the transference of output data. Some of these design processes may be grouped into iterative subcycles. In analyzing or optimizing such a coupled system, it is essential to determine the best order of the processes within these subcycles to reduce design cycle time and cost. This is accomplished by decomposing large multidisciplinary problems into several sub design structure matrices (DSMs) and processing them in parallel This paper proposes a new method for parallel decomposition of multidisciplinary problems to improve design efficiency by using the multi-objective genetic algorithm and two sample test cases are presented to show the effect of the suggested decomposition method.
An improved formulation for multi-objective optimization was proposed. This formulation was applied to steel seismic loads. The multi-objective optimization problem was formulated with minimum structural weight, maximum strstability. The global criterion method was employed to find a rational solution closest to the ideal solution for the optimization problem using standard steel profile, To efficiently solve the optimization problem, the decomposition meth both system-level and element-level was used. In addition, various techniques including efficient reanalysis technique intermediate variables and sensitivity analysis using an automatic differentiation(AD) were incorporated. Moreover the reamong section properties fitted to the section profile used in order to link the system level and the element level. From numerical investigation, it could be stated that the proposed method will lead to the more rational design compared with one.
Park, Cheolsoo;Seol, Hanshin;Kim, Gundo;Park, Youngha
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.32
no.3
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pp.237-246
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2013
This paper proposes a hydrophone array design optimization technique for cavitation tunnel noise measurements. The optimization technique comprises of design parameters, an objective function and an optimization algorithm. The design parameters are defined for circular, spiral and multi-spiral arrays. The objective function is defined so as to consider the mainlobe beamwidth and the maximum sidelobe level simultaneously. A global optimization scheme is applied to the array design using very fast simulated reannealing (VFSR). After applying the optimization technique to arrays respectively, the peak sidelobe level and the mainlobe beamwidth of optimum arrays are analyzed. Finally the array patterns considering multiple reflections in the cavitation tunnel are evaluated to validate the proposed method.
Optimal design of the water supply pipe network aims to minimize construction cost while satisfying the required hydraulic constraints such as the minimum and maximum pressures, and velocity. Since considering one single design factor (i.e., cost) is very vulnerable for including future conditions and cannot satisfy operator's needs, various design factors should be considered. Hence, this study presents three kinds of design factors (i.e., minimizing construction cost, maximizing reliability, and surplus head) to perform multi-objective optimization design. Harmony Search (HS) Algorithm is used as an optimization technique. As well-known benchmark networks, Hanoi network and Gyeonggi-do P city real world network are used to verify the applicability of the proposed model. In addition, the proposed multi-objective model is also applied to a real water distribution networks and the optimization results were statistically analyzed. The results of the optimal design for the benchmark and real networks indicated much better performance compared to those of existing designs and the other approach (i.e., Genetic Algorithm) in terms of cost and reliability, cost, and surplus head. As a result, this study is expected to contribute for the efficient design of water distribution networks.
Journal of the Korean Operations Research and Management Science Society
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v.8
no.1
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pp.41-59
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1983
The purpose of this paper is to present a method of multi-objective, stochastic optimization in water resources system which investigates the development of potential non-normal deterministic equivalents for subsequent use in multiobjective stochastic programming methods, Given probability statement involving a function of several random variables, it is often possible to obtain a deterministic equivalent of it that does not include any orginal random variables. A Stochastic trade-off technique-MSTOT is suggested to help a decision maker achieve satisfactory levels for several objective functions. This makes use of deterministic equivalents to handle random variables in the objective functions. The emphasis is in the development of non-normal deterministic equivalents for use in multiobjective stochastic techniques.
This study proposes a new vibration control approach for adjacent twin structures, which is termed as viscous damper asymmetric coupling system in this paper. The proposed system takes a concept that the diagonal bracing viscous dampers are asymmetrically distributed in two buildings to break the behavior symmetry of the twin buildings and then the coupling viscous damper is additionally installed at the top floor of the two buildings to couple both buildings and interactively transfer the asymmetric behavior-caused damping forces into both buildings. These asymmetric damping distributions and interacting damping forces of the connection damper efficiently suppress the overall vibration of the damper-coupled adjacent twin buildings efficiently. Genetic algorithm (GA) based multi-objective optimization technique is adopted for optimal design of the proposed system. In the numerical example of adjacent twin 10-story building structures, the conventional control approach, that is, uniform damping distribution system (UDS) is also taken into account for comparison purpose. The optimization results verify that the proposed system either can improve the control performance over the UDS with the same damping capacity, or can save the damping capacity significantly while maintaining the similar level of control performance to the UDS.
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.
Shouhua Liu;Jianfeng Li;Hamidreza Aghajanirefah;Mohammad Khishe;Abbas Khishe;Arsalan Mahmoodzadeh;Banar Fareed Ibrahim
Steel and Composite Structures
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v.47
no.2
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pp.147-165
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2023
The paper contrasts conventional seismic design with a design that incorporates buckling-restrained bracing in three-dimensional reinforced concrete buildings (BRBs). The suboptimal structures may be found using the multi-objective chimp optimization algorithm (MEN-ChOA). Given the constraints and dimensions, ChOA suffers from a slow convergence rate and tends to become stuck in local minima. Therefore, the ChOA is improved by niching and evolutionary operators to overcome the aforementioned problems. In addition, a new technique is presented to compute seismic and dead loads that include all of a structure's parts in an algorithm for three-dimensional frame design rather than only using structural elements. The performance of the constructed multi-objective model is evaluated using 12 standard multi-objective benchmarks proposed in IEEE congress on evolutionary computation. Second, MEN-ChOA is employed in constructing several reinforced concrete structures by the Mexico City building code. The variety of Pareto optimum fronts of these criteria enables a thorough performance examination of the MEN-ChOA. The results also reveal that BRB frames with comparable structural performance to conventional moment-resistant reinforced concrete framed buildings are more cost-effective when reinforced concrete building height rises. Structural performance and building cost may improve by using a nature-inspired strategy based on MEN-ChOA in structural design work.
It is necessary to develop an efficient optimization technique to optimize engineering structures that have given design spaces, discrete design values, and several design goals. In this study, an optimum algorithm based on the genetic algorithm was applied to the multi-object problem to obtain an optimum solution that simultaneously minimizes the structural weight and construction cost of panel blocks in ship structures. The cost model was used in this study, which includes the cost of adjusting the weld-induced deformation and applying the deformation control methods, in addition to the cost of the material and the welding cost usually included in the normal cost model. By using the proposed cost model, more realistic optimum design results can be expected.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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