Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.19
no.3
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pp.51-59
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2019
A hybrid mid-story seismic isolation system with a smart damper has been proposed to mitigate seismic responses of tall buildings. Based on previous research, a hybrid mid-story seismic isolation system can provide effective control performance for reduction of seismic responses of tall buildings. Structural design of the hybrid mid-story seismic isolation system is generally performed after completion of structural design of a building structure. This design concept is called as an iterative design which is a general design process for structures and control devices. In the iterative design process, optimal design solution for the structure and control system is changed at each design stage. To solve this problem, the integrated optimal design method for the hybrid mid-story seismic isolation system and building structure was proposed in this study. An existing building with mid-story isolation system, i.e. Shiodome Sumitomo Building, was selected as an example structure for more realistic study. The hybrid mid-story isolation system in this study was composed of MR (magnetorheological) dampers. The stiffnessess and damping coefficients of the example building, maximum capacity of MR damper, and stiffness of isolation bearing were simultaneously optimized. Multi-objective genetic optimization method was employed for the simultaneous optimization of the example structure and the mid-story seismic isolation system. The optimization results show that the simultaneous optimization method can provide better control performance than the passive mid-story isolation system with reduction of structural materials.
The paper presents a Life-Cycle Cost-based optimization framework for wind-excited tall buildings equipped with Tuned Mass Dampers (TMDs). The objective is to minimize the Life-Cycle Cost that comprises initial costs of the structure, the control system and costs related to repair, maintenance and downtime over the building's lifetime. The integrated optimization of structural sections and mass ratio of the TMDs is carried out, leading to a set of Pareto optimal solutions. The main advantage of the proposed methodology is that, differently from the traditional optimal design approach, it allows to perform the unified design of both the structure and the control system in a Life Cycle Cost Analysis framework. The procedure quantifies wind-induced losses, related to structural and nonstructural damage, considering the stochastic nature of the loads (wind velocity and direction), the specificity of the structural modeling (e.g., non-shear-type vibration modes and torsional effects) and the presence of the TMDs. Both serviceability and ultimate limit states related to the structure and the TMDs' damage are adopted for the computation of repair costs. The application to a case study tall building allows to demonstrate the efficiency of the procedure for the integrated design of the structure and the control system.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.18
no.2
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pp.14-21
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2019
In recent years, the use of composite structures has become commonplace in various fields such as aerospace, architecture, and civil engineering. In this study, A method is proposed to find optimal position of bolt hole for fastening of composite structure. In the case of composites, stress distribution is very complicated, and design optimization based on this phenomenon increases difficulty. In selecting the optimum position of the bolt hole, the response surface method(rsm), which is a method of optimization, was applied. A response surface was created based on design points by multiple finite element analyzes. The position of the bolt hole that minimizes the stress when bolting on the response surface was found. The distribution of the stress at the position of the optimal hole was much lower than that of the initial design. Based on the results of this study, it is possible to increase the design safety factor of the structure by appropriately selecting the position of the bolt hole according to various load types when designing the structure and civil structure.
The fatigue-induced sequential failure of a structure having structural redundancy requires system-level analysis to account for stress redistribution. System reliability-based design optimization (SRBDO) for preventing fatigue-initiated structural failure is numerically costly owing to the inclusion of probabilistic constraints. This study incorporates the Branch-and-Bound method employing system reliability Bounds (termed the B3 method), a failure-path structural system reliability analysis approach, with a metaheuristic optimization algorithm, namely grey wolf optimization (GWO), to obtain the optimal design of structures under fatigue-induced system failure. To further improve the efficiency of this new optimization framework, an additional bounding rule is proposed in the context of SRBDO against fatigue using the B3 method. To demonstrate the proposed method, it is applied to complex problems, a multilayer Daniels system and a three-dimensional tripod jacket structure. The system failure probability of the optimal design is confirmed to be below the target threshold and verified using Monte Carlo simulation. At earlier stages of the optimization, a smaller number of limit-state function evaluation is required, which increases the efficiency. In addition, the proposed method can allocate limited materials throughout the structure optimally so that the optimally-designed structure has a relatively large number of failure paths with similar failure probability.
The effect of each tooth for optimal design of Hybrid permanent magnet step motor is presented on this paper. For this consideration, Hybrid permanent magnet step motor was designed in the first consideration tooth structure on the stator and the rotor and poles structure, as number of teeth on the stator and the rotor and slot depth and pitch of teeth, simulated by AutoLISP. During actual rotating, a chracteristic of Hybrid permanent magnet step motor which designed by AutoLISP program is considered. A chracteristic of Hybrid permanent magnet step motor is considered in change each variable, also. As a result, it was found that characteristic of Hybrid permanent magnet step motor changed in accordance with tooth structure and number of teeth and optimal design is possible by AutoLISP.
SRM drive system is suitable for high performance drive over a wide speed range because of its outstanding instantaneous torque characteristics, controllability and simple drive structure. The realization of high efficiency SRM system is archived by design of optimal magnetic structure, and by development of switching drive circuit. So, this study describes the design standard of the winding number of stator pole for optimal magnetic structure.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.57
no.4
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pp.589-595
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2008
Detent force of a permanent magnet linear motor(PMLSM) consist of cogging and drag forces, and should be minimized for high precision control purpose applications. This paper shows that the cogging force can be reduced effectively by employing 9 pole 10 slot structure. The drag force is minimized by optimizing the total length and shape of the exterior teeth of armature core simultaneously by using($1+{\lambda}$) evolution strategy coupled with response surface method. After optimization, the optimized PMLSM is proven to reduce 95% and 92.6% of the cogging and total detent forces, respectively, and give 12% and 6.4% higher Back-emf and thrust force, respectively, compared with a conventional 12 pole 9 slot structure under the same condition. Additionally, Simulation results by the proposed optimum design are verified by the experiment results.
Bo-Youp Choi;Chang-Ryeon Son;Joon-Sik Son;Min-Ho Park;Chang-Yong Song
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.26
no.6_3
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pp.1279-1288
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2023
Recently, domestic leisure boats have been actively researching eco-friendly product development to enter the global market. Since the hulls of existing leisure boats are mainly made of fiber reinforced plastic (FRP) or aluminum, design techniques for securing structural safety by applying related materials have been mainly studied. In this study, an initial structural design safety assessment of a trimaran pontoon leisure boat with a modular hull structure and eco-friendly high-density polyethylene (HDPE) material was conducted, and sensitivity evaluation and optimization analysis for lightweight design were performed. The initial structural design safety assessment was carried out by creating a finite element analysis model and applying the loading conditions specified in the ship classification regulation to check whether the specified allowable stresses are satisfied. For the sensitivity evaluation, the influence of stress and weight of each hull structural member was evaluated using the orthogonal array design of experiments method, and an approximate model based on the response surface method was generated using the results of the design of experiments. The optimization analysis set the thickness of the hull structural members as the design variable and considered the optimal design formulation to minimize the weight while satisfying the allowable stress. The algorithm of the optimization analysis applied the Gradient-population Based Optimizer (GBO) to improve the accuracy of the optimal solution convergence while reducing the numerical cost. Through this study, the optimal design of a newly developed eco-friendly trimaran pontoon leisure boat with a weight reduction of 10% was presented.
A method is proposed which searches for optimal structures of Neural Networks (NN) using Genetic Algorithm (GA). The purpose of the method lies in not only finding an optimal NN structure but also leading us to the goal of self-organized control system that acquires its structure and its functionality by itself depending on its environment.
A gradient-based evolutionary optimization methodology is presented for finding the optimal design of viscous dampers to minimize an objective function defined for a linear multi-storey structure. The maximum value along height of the transfer function amplitudes for the interstorey drifts is taken as the objective function. Since the ground motion includes various uncertainties, the optimal damper placement may be different depending on the ground motion used for design. Furthermore, the transfer function treated as the objective function depends on the properties of structural parameters and added dampers. This implies that a more robust damper design is desired. A reliable and robust damping design system against any unpredictable ground motions can be provided by minimizing the maximum transfer function. Such design system is proposed in this paper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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