Automobile crash optimization is nonlinear dynamic response structural optimization that uses highly nonlinear crash analysis in the time domain. The equivalent static loads (ESLs) method has been proposed to solve such problems. The ESLs are the static load sets generating the same displacement field as that of nonlinear dynamic analysis. Linear static response structural optimization is employed with the ESLs as multiple loading conditions. Nonlinear dynamic analysis and linear static structural optimization are repeated until the convergence criteria are satisfied. Nonlinear dynamic crash analysis for frontal analysis may not have boundary conditions, but boundary conditions are required in linear static response optimization. This study proposes a method to use the inertia relief method to overcome the mismatch. An optimization problem is formulated for the design of an automobile frontal structure and solved by the proposed method.
Kim, Ung-Soo;Song, In-Ho;Sohn, Jong-Joo;Kim, Eun-Kee
Nuclear Engineering and Technology
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제42권4호
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pp.460-467
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2010
In this study, the parameters of the feedwater control system (FWCS) of the OPR1000 type nuclear power plant (NPP) are optimized by response surface methodology (RSM) in order to acquire better level control performance from the FWCS. The objective of the optimization is to minimize the steam generator (SG) water level deviation from the reference level during transients. The objective functions for this optimization are relationships between the SG level deviation and the parameters of the FWCS. However, in this case of FWCS parameter optimization, the objective functions are not available in the form of analytic equations and the responses (the SG level at plant transients) to inputs (FWCS parameters) can be evaluated by computer simulations only. Classical optimization methods cannot be used because the objective function value cannot be calculated directely. Therefore, the simulation optimization methodology is used and the RSM is adopted as the simulation optimization algorithm. Objective functions are evaluated with several typical transients in NPPs using a system simulation computer code that has been utilized for the system performance analysis of actual NPPs. The results show that the optimized parameters have better SG level control performance. The degree of the SG level deviation from the reference level during transients is minimized and consequently the control performance of the FWCS is remarkably improved.
위성방열판은 내부의 부품유닛에서 발생하는 열을 외부우주로 방출하는 열전달경로를 확보하기 위해 적용되는 열제어방법 중 한 가지로서, 이것의 최적설계는 효율적인 위성 열설계의 한 방향이 될 수 있다. 본 연구는 위성 열제어 개발에서 활용하는 위성 열해석과 최적화알고리즘을 결합한 통합해석을 통하여 위성열모델 노드기반의 방열판설계최적화 접근방식을 제안하였다. 이 방법은 위성열해석과 최적화알고리즘의 해석소프트웨어의 종류에 상관없이 적용가능한 개념이며, 일반적인 위성열모델을 사용한 방열판설계의 개념을 그대로 유지하면서 최적화를 할 수 있기 때문에 위성설계에 실제적으로 사용할 수 있다. 또한, 두 해석소프트웨어를 결합하는 전체적인 해석구조와 본 방열판 설계 최적화문제에 대한 정식화를 제시하였다.
It is difficult to have the existing structural optimization using coupled field analysis from CFD to structure analysis when the structure is influenced of fluid. Therefore in an initial model of this study after doing parameter design from the background of shape using topology optimization. and it is making a approximation formula using by the CFD-structure coupled-field analysis and design of experiment. By using this result, we conducted multi-objective optimization. We could confirm efficiency of stochastic method applicable in the scene of structure reliability design to be needed multi-objective optimization. And we presented a way of design that could overcome the time and space restriction in structural design such as the butterfly valve with the less experiment.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제7권1호
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pp.142-156
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2015
A new method for ship Inner Shell optimization, which is called Parametric Inner Shell Optimization Method (PISOM), is presented in this paper in order to improve both hull performance and design efficiency of transport ship. The foundation of PISOM is the parametric Inner Shell Plate (ISP) model, which is a fully-associative model driven by dimensions. A method to create parametric ISP model is proposed, including geometric primitives, geometric constraints, geometric constraint solving etc. The standard optimization procedure of ship ISP optimization based on parametric ISP model is put forward, and an efficient optimization approach for typical transport ship is developed based on this procedure. This approach takes the section area of ISP and the other dominant parameters as variables, while all the design requirements such as propeller immersion, fore bottom wave slap, bridge visibility, longitudinal strength etc, are made constraints. The optimization objective is maximum volume of cargo oil tanker/cargo hold, and the genetic algorithm is used to solve this optimization model. This method is applied to the optimization of a product oil tanker and a bulk carrier, and it is proved to be effective, highly efficient, and engineering practical.
Reliability Based Design Optimization(RBDO) is one of the optimization methods that minimize the product failure due to small changes of operating conditions or process errors. It searches the optimum that satisfies the safety margin of each constraint, and it gives stable and reliable designs. However, RBDO requires many times oj computational efforts compared with the conventional deterministic optimization(DO) to evaluate the probability of failure about each constraint, therefore it is hard to apply directly to large-scaled problems such as a flexible wing shape design optimization. For the efficient reliability analysis, the approximate reliability analysis method with the two-point approximation(TPA) is proposed In this study, the lift-to-drag ratio maximization designs are performed with 3-dimensional Navier-Stokes analysis and NASTRAN structural analysis, and the optimization results about the deterministic, FORM and SORM are compared.
In the product design process computer-aided engineering and optimization tolls are widely utilized in order to reduce the total development time and cost. Since several simulation tools are involved in the process, information losses, omissions, or errors are common and the importance of seamless information exchange among the tools has been increased. In this work, ISO STEP standards are adopted to represent the neutral format for structural analysis and optimization. The schema of AP209 defined the information of finite element analysis is used and the new schema is proposed to describe the information of structural optimization based on the STEP methodology. The schema is implemented by EXPRESS, information modeling language, and ST-Developer is employed to generate C++ classes and STEP Rose Library by using the schema denoted. To substantiate the proposed approach, the information access interfaces of the finite element modeling software (FEMAP), structural optimization software(GENESIS) and in-house topology optimization program are developed. Examples are shown to validate the information exchange of finite element analysis and structural optimization using STEP standards.
The spacer grid set is a part of a nuclear fuel assembly. The set has a spring and the spring supports the fuel rods safely. Although material nonlinearity is involved in the deformation of the spring, nonlinearity has not been considered in design of the spring. Recently a nonlinear response structural optimization method has been developed using equivalent loads. It is called nonlinear response optimization equivalent loads (NROEL). In NROEL, the external loads are transformed to the equivalent loads (EL) for linear static analysis and linear response optimization is carried out based on the EL in a cyclic manner until the convergence criteria are satisfied. EL is the load set which generates the same response field of linear analysis as that of nonlinear analysis. Shape optimization of the spring is carried out based on EL. The objective function is defined by minimizing the maximum stress in the spring while mass is limited and the support force of the spring is larger than a certain value. The results are verified by nonlinear response analysis. ABAQUS is used for nonlinear response analysis and GENESIS is employed for linear response optimization.
Nonlinear Response Optimization using Equivalent Static Loads (NROESL) method/algorithm is proposed to perform optimization of non-linear response structures. It is more expensive to carry out nonlinear response optimization than linear response optimization. The conventional method spends most of the total design time on nonlinear analysis. Thus, the NROESL algorithm makes the equivalent static load cases for each response and repeatedly performs linear response optimization and uses them as multiple loading conditions. The equivalent static loads are defined as the loads in the linear analysis, which generates the same response field as those in non-linear analysis. The algorithm is validated for the convergence and the optimality. The function satisfies the descent condition at each cycle and the NROESL algorithm converges. It is mathematically validated that the solution of the algorithm satisfies the Karush-Kuhn-Tucker necessary condition of the original nonlinear response optimization problem. The NROESL algorithm is applied to two structural problems. Conventional optimization with sensitivity analysis using the finite difference method is also applied to the same examples. The results of the optimizations are compared. The proposed method is very efficient and derives good solutions.
We propose a number-theory-based quantized mathematical optimization scheme for various NP-hard and similar problems. Conventional global optimization schemes, such as simulated and quantum annealing, assume stochastic properties that require multiple attempts. Although our quantization-based optimization proposal also depends on stochastic features (i.e., the white-noise hypothesis), it provides a more reliable optimization performance. Our numerical analysis equates quantization-based optimization to quantum annealing, and its quantization property effectively provides global optimization by decreasing the measure of the level sets associated with the objective function. Consequently, the proposed combinatorial optimization method allows the removal of the acceptance probability used in conventional heuristic algorithms to provide a more effective optimization. Numerical experiments show that the proposed algorithm determines the global optimum in less operational time than conventional schemes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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