The main purpose of this study is to investigate the performance of the proposed hybrid teaching-learning based optimization algorithm on the optimum design of reinforced concrete (RC) cantilever retaining walls. For this purpose, three different design examples are optimized with 100 independent runs considering continuous and discrete variables. In order to determine the algorithm performance, the optimization results were compared with the outcomes of the nine powerful meta-heuristic algorithms applied to this problem, previously: the big bang-big crunch (BB-BC), the biogeography based optimization (BBO), the flower pollination (FPA), the grey wolf optimization (GWO), the harmony search (HS), the particle swarm optimization (PSO), the teaching-learning based optimization (TLBO), the jaya (JA), and Rao-3 algorithms. Moreover, Rao-1 and Rao-2 algorithms are applied to this design problem for the first time. The objective function is defined as minimizing the total material and labor costs including concrete, steel, and formwork per unit length of the cantilever retaining walls subjected to the requirements of the American Concrete Institute (ACI 318-05). Furthermore, the effects of peak ground acceleration value on minimum total cost is investigated using various stem height, surcharge loads, and backfill slope angle. Finally, the most robust results were obtained by HTLBO with 50 populations. Consequently the optimization results show that, depending on the increase in PGA value, the optimum cost of RC cantilever retaining walls increases smoothly with the stem height but increases rapidly with the surcharge loads and backfill slope angle.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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2003.04a
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pp.504-509
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2003
In this paper, a multi-step optimization using a G.A.(Genetic Algorithm) with variable penalty function is introduced to the structural design optimization of a high speed machining center. The design problem, in this case, is to find out the best cross-section shapes and dimensions of structural members which minimize the static compliance, the dynamic compliance, and the weight of the machine structure simultaneously. The first step is the cross-section shape optimization, in which only the section members are selected to survive whose cross-section area have above a critical value. The second step is a static design optimization, in which the static compliance and the weight of the machine structure are minimized under some dimensional constraints and deflection limits. The third step is a dynamic design optimization, where the dynamic compliance and the structure weight are minimized under the same constraints as those of the second step. The proposed design optimization method was successful applied to the machining center structural design optimization. As a result, static and dynamic compliances were reduced to 16% and 53% respectively from the initial design, while the weight of the structure are also reduced slightly.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1995.04a
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pp.195-202
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1995
In this study, the optimization program is developed to provide preliminary designs of steel-box girder bridges with minimum cost. The advantages of steel-box girder deck, when comparing with other girder types, are higher torsional rigidity and better resistance against corrosion. To achieve more rational design, systematic design procedure is required, by which the design constraints on steel-box girder are satisfied and the design variables with minimum cost are obtained. In the Proposed optmum design Process, the design variables are forced to be selected from the available discrete value set. The efficiency of the developed program has been verified by companing with previous designed sections and the resulting optimum cost with discrete variables has been compared with those of continuous variables.
Current Bridge foundation design is based on Working Stress Design(WSD), but Load Factor Based on Optimum Reliability(LFBOR) design method is more rational than the WSD. For this reason, this study proposes a reliability based design criteria for the bridge foundation, which is most common type of bridge foundation(Shallow, Pile and Caission), and also proposes the theoretical basis of nominal safety factors of stability analysis by introducing the reliability theory. The limit state equations of stability analysis of bridge foundation and the uncertainty measuring algorithms of each equation are also derived by Cornell's MFOSM(Mean First Order 2nd Moment Methods)using the stability analysis fourmula Highway Bridge Design Codes.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2001.04a
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pp.223-232
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2001
This paper describes Genetic Algorithm-Based Relay Search Method, RS-GA, which is developed in this study to search the multiple design variables in the design space. The RS-GA based on Simple-GA consists of some functions to search many variables from some wide variable space. It repeats a Simple-GA, that is the convergence process of the Simple-GA, which makes many time reiteration itself. From the results of the numerical studies, it was actually found that RS-GA can search all peak-variable from the 2D functions including 5 peaks. Finally, RS-GA applied for design-strengthening problems in composite plate girder bridges using the external prestressing technique is also verified.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1999.10a
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pp.301-308
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1999
This paper describes the application of genetic algorithm(GA) in the discrete optimal design of truss structures. Stochastic processes generate an intial population of design and then apply principles of natural selection/survival of the fittest to improve the design. GA is applied to minimum weight of truss subject to stress and displacement constraints under multiple loading conditions. First, optimum solutions obtained from GA are compared to verify the reliability of GA with m well-known transmission tower structure which is referred to by other authors. Then, discrete optimal design is performed in satisfying service conditions of truss structure with commercially available fabricated sizes. From the results, it is found that GA search technique is very effective for discrete optimal design of truss structure and has high robustness.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1999.10a
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pp.359-369
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1999
The paper describes the study of concurrent subspace optimization(CSSO) for coupled multidisciplinary design optimization (MDO) techniques in mechanical systems. This method is a solution to large scale coupled multidisciplinary system, wherein the original problem is decomposed into a set of smaller, more tractable subproblems. Key elements in CSSO are consisted of global sensitivity equation(GSE), subspace optimization (SSO), optimum sensitivity analysis(OSA), and coordination optimization problem(COP) so as to inquiry valanced design solutions finally, Automatic differentiation has an ability to provide a robust sensitivity solution, and have shown the numerical numerical effectiveness over finite difference schemes wherein the perturbed step size in design variable is required. The present paper will develop the automatic differentiation based concurrent subspace optimization(AD-CSSO) in MDO. An automatic differentiation tool in FORTRAN(ADIFOR) will be employed to evaluate sensitivities. The use of exact function derivatives in GSE, OSA and COP makes Possible to enhance the numerical accuracy during the iterative design process. The paper discusses how much influence on final optimal design compared with traditional all-in-one approach, finite difference based CSSO and AD-CSSO applying coupled design variables.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.10
no.5
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pp.7-12
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2011
This study covers the optimum design of the 5-axis machine tool. In addition, the intelligent control secures structural stability through the optimum design of the structure of the 5-axis machine center, main spindle, and the tilting index table. The big requirement, like above, ultimately leads to speed-up operation. And this is inevitable to understand the vibration phenomenon and its related mechanical phenomenon in terms of productivity and its accuracy. In general, the productivity is correlated with the operation speed and it has become bigger by its vibration scale and the operation speed so far. Vibration phenomenon and its heat-transformation of the machine is naturally occurred during the operation. If these entire machinery phenomenons are interpreted through the constructive understanding and the interpretation of the naturally produced vibration and heat-transformation, it would be very useful to improve the rapidity and its stability of the machine operation indeed. In this dissertation, the problems of structure through heating, stability, dynamic aspect and safety about intelligent 5-wheel machine tool are discovered to examine. All these discoveries are applied to the structure in order to enhance the density of it. It aims to improve the stability.
Special Issue of the Society of Naval Architects of Korea
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2008.09a
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pp.1-9
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2008
This report contains the results of structural analysis for the verification of the optimum offset range on the top of T-Bar with stiffener and BKT using at DSME Offset range as $6.0{\sim}10.0mm$ based on the 3-D FE analysis and experimental results of angie type stiffener as described in Annex 1 has been used as yard standard over ten (10) years under all Classification approval. Recently, Owner and Class have requested the confirmation for the misalignment based on the Yard's Standard so that a couple of locations for LNGC and LPGC has been investigated the structural strength by FE method using the offset ranges from 0.0 to 18.0 mm.
A new class of semi-active tuned mass dampers, named as "Ground Hook Tuned Mass Damper" (GHTMD) is introduced. This TMD uses a continuously variable semi-active damper (so called 'Ground-Hook') in order to achieve more reduction in the vibration level. The ground-hook dampers have been used in the auto-industry as a means of reducing the vibration of primary suspension systems in vehicles. This paper investigates the application of this damper as an element of a tuned damper for the vibration reduction of force-excited single degree of freedom (SDOF) models that can be representative of many structural systems. The optimum design parameters of GHTMDs are obtained based on the minimization of the steady-state displacement response of the main mass. The optimum design parameters which are evaluated in terms of non-dimensional values of the GHTMD are obtained for different mass ratios and main mass damping ratios. Using the frequency responses of the resulting systems, performance of the GHTMD is compared to that of equivalent passive TMD, and it is found that GHTMDs are more efficient. A design methodology to obtain the tuning parameters of GHTMD using the relationships developed in this paper is presented.
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