In this paper, an enhanced Violation-based Sensitivity analysis and Border-Line Adaptive Sliding Technique (ViS-BLAST) will be utilized for optimization of some well-known structural and mechanical engineering problems. ViS-BLAST has already been introduced by the authors for solving truss optimization problems. For those problems, this method showed a satisfactory enactment both in speed and efficiency. The Enriched ViS-BLAST or EVB is introduced to be vastly applicable to any solvable constrained optimization problem without any specific initialization. It uses one-directional step-wise searching technique and mostly limits exploration to the vicinity of FNF border and does not explore the entire design space. It first enters the feasible region very quickly and keeps the feasibility of solutions. For doing this important, EVB groups variables for specifying the desired searching directions in order to moving toward best solutions out or inside feasible domains. EVB was employed for solving seven numerical engineering design problems. Results show that for problems with tiny or even complex feasible regions with a larger number of highly non-linear constraints, EVB has a better performance compared to some records in the literature. This dominance was evaluated in terms of the feasibility of solutions, the quality of optimum objective values found and the total number of function evaluations performed.
An effective design approach for Multiple Tuned Mass Dampers (MTMDs) in pedestrian bridges was proposed by utilizing the transfer function to obtain each TMD's optimum stiffness and damping. A systematic simulation of pedestrian excitations was described. The motion equation of a typical MTMD system attached to a Multi-degree-of-freedom (MDOF) system was presented, and the transfer function from the input pedestrian excitations to the output acceleration responses was defined. By solving the minimum norm of the transfer function, the parameters of the MTMD which resulted in the minimum overall responses can be obtained. Two applications of lightly damped pedestrian bridges attached with MTMD showed that MTMDs designed through this method can significantly reduce the structural responses when subjected to pedestrian excitations, and the vibration control effects were better than the MTMD when it was considered as being composed of equal number and mass ratios of TMDs designed by classical Den Hartog method.
This study carried out simulation for structural layout design for concrete structures by using the models of the ground structure method. The micro lattice truss is modeled as assemblage of a number of unit cells. The progress of analysis repeat to undergo finite element analysis to feed-back results of stress to the stiffness of each member. Through the repeated this analysis, truss model is represented to form the topological materials and the structural shape with the use of the local stress condition without mathematical optimum tools. It is successful to analyse the shape-layout problem as numerical samples on the lattice truss model.
This paper proposes a developed optimization model for steel frames with semi-rigid beam-to-column connections and fixed bases using teaching-learning-based optimization (TLBO) and genetic algorithm (GA) techniques. This method uses rotational deformations of frame members ends as an optimization variable to simultaneously obtain the optimum cross-sections and the most suitable beam-to-column connection type. The total cost of members plus connections cost of the frame are minimized. Frye and Morris (1975) polynomial model is used for modeling nonlinearity of semi-rigid connections, and the $P-{\Delta}$ effect and geometric nonlinearity are considered through a stepped analysis process. The stress and displacement constraints of AISC-LRFD (2016) specifications, along with size fitting constraints, are considered in the design procedure. The developed model is applied to three benchmark steel frames, and the results are compared with previous literature results. The comparisons show that developed model using both LTBO and GA achieves better results than previous approaches in the literature.
Decks, interior beams, edge beams and girders are the parts of a steel floor system. If the deck is optimized without considering beam optimization, finding best result is simple. However, a deck with higher cost may increase the composite action of the beams and decrease the beam cost reducing the total cost. Also different number of floor divisions can improve the total floor cost. Increasing beam capacity by using castellated beams is other efficient method to save the costs. In this study, floor optimization is performed and these three issues are discussed. Floor division number and deck sections are some of the variables. Also for each beam, profile section of the beam, beam cutting depth, cutting angle, spacing between holes and number of filled holes at the ends of castellated beams are other variables. Constraints include the application of stress, stability, deflection and vibration limitations according to the load and resistance factor (LRFD) design. Objective function is the total cost of the floor consisting of the steel profile cost, cutting and welding cost, concrete cost, steel deck cost, shear stud cost and construction costs. Optimization is performed by enhanced colliding body optimization (ECBO), Results show that using castellated beams, selecting a deck with higher price and considering different number of floor divisions can decrease the total cost of the floor.
The optimum design of base isolation system considering model parameter uncertainty is usually performed by using the unconditional response of structure obtained by the total probability theory, as the performance index. Though, the probabilistic approach is powerful, it cannot be applied when the maximum possible ranges of variations are known and can be only modelled as uncertain but bounded type. In such cases, the interval analysis method is a viable alternative. The present study focuses on the bounded optimization of base isolation system to mitigate the seismic vibration effect of structures characterized by bounded type system parameters. With this intention in view, the conditional stochastic response quantities are obtained in random vibration framework using the state space formulation. Subsequently, with the aid of matrix perturbation theory using first order Taylor series expansion of dynamic response function and its interval extension, the vibration control problem is transformed to appropriate deterministic optimization problems correspond to a lower bound and upper bound optimum solutions. A lead rubber bearing isolating a multi-storeyed building frame is considered for numerical study to elucidate the proposed bounded optimization procedure and the optimum performance of the isolation system.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.28
no.10
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pp.1196-1203
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2011
Statistical optimum methodology of table of orthogonal array, ANOM, ANOVA and RSM are applied to formulate optimum allocation design with design variables. It can be minimized average SPL of control volume, the objective function in closed system by optimal allocated positions of absorbing material. Structural natural frequency and acoustic natural frequency of cavity are analyzed by FEM and BEM in the closed system. Using BEM, average SPL of specific control volume is calculated according to the condition before using absorbing material and after using it. It is shown that noise is reduced by $5.02dB_{RMS}$ by absorbing material located at optimal position and minimum $1.83dB_{RMS}$ and maximum $3.47dB_{RMS}$ by the table of orthogonal array.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.45
no.7
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pp.581-593
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2017
In order to develop high efficiency propeller for multicopter type UAV, we designed, analyzed and tested aerodynamic and structural dynamics. For the design of the high efficiency propeller, the optimum design method was applied for the determination of the airfoil and the three-dimensional planform is designed to reduce induced power of the propeller. The flight suitability of the derived shape was determined through structural design and analysis. The rotation test was performed to confirm the performance of the analytically designed shape. In this paper, we propose a procedural propeller design methodology using these design analysis test methods.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.52
no.5
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pp.372-379
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2015
The blade root fillets which have strong influences on the performance of propellers in the both structural and hydrodynamic points of view, are mechanical parts for smooth connection surface with a blade and a hub. A few related researches (Sabol, 1983; Kennedy, 1997) have noted that 3T-T/3 double radius section design would be suitable for reducing Stress Concentration Factor(SCF) and increasing Cavitation Inception Speed(CIS). In this paper, it is confirmed that this compound cross-section design has come close to the optimum solution in the shape optimization standpoint so that it could protect the propeller blade under the frequent and various loading cases. On that basis, we suggest the definite and simple fillet design methodology that has the cross-section with nT-T/n compound radius and elliptic shape which could sustain the given derivatives information as well as the offsets at the boundary and all inner region of the fillet surface. In addition, the result of design is presented in form of IGES file format in order to connect with NC machine seamlessly.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2004.05a
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pp.429-432
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2004
Multidisciplinary design optimization technique is applied to drum type washer in order to minimize the vibration of the cabinet. Dynamic analysis and structural analysis are carried out by using commercial programs to obtain the reliable responses. Analysis models are compared to the experimental responses and finally validated for further design. Two commercial programs are integrated by the design framework EMDIOS that provides interfaces to conveniently link between analyzers and performs design optimization. In this research we could obtain an optimum design that reduces the magnitude of amplitude by about 33% compared with the original design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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