High performance concrete (HPC) depends on various parameters such as the type of cement, aggregate and water reducer amount. Generally, the ready concrete company in various regions according to the requirements and costs, mix design of concrete as well as type of cement, aggregates, and, amount of other components will vary as a result of moment decisions or dynamic optimization, though the ideal conditions will be more applicable for the design of mix proportion of concrete. This study aimed to apply dynamic optimization for mix design of HPC; consequently, the objective function, decision variables, input and output variables and constraints are defined and also the proposed dynamic optimization model is validated by experimental results. Results indicate that dynamic optimization objective function can be defined in such a way that the compressive strength or performance of all constraints is simultaneously examined, so changing any of the variables at each step of the process input and output data changes the dynamic of the process which makes concrete mix design formidable.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2001.10a
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pp.201-210
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2001
In this study, large-scale distributed design approach for a life cycle cost (LCC) optimization of steel box girder bridges was implemented. A collaborative optimization approach is one of the multidisciplinary design optimization approaches and it has been proven to be best suited for distributed design environment. The problem of optimum LCC design of steel box girder bridges is formulated as that of minimization of the expected total LCC that consists of initial cost maintenance cost expected retrofit costs for strength, deflection and crack. To discuss the possibility of the application for the collaborative optimization of steel box girder bridges, the results of this algorithm are compared with those of single level algorithm. From the numerical investigations, the collaborative optimization approach proposed in this study may be expected to be new concepts and design methodologies associated with the LCC approach.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.7
no.1
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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.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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1998.05a
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pp.3-34
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1998
The stability condition of rock slopes is greatly affected by the geometry and strength parameters of discontinuities in the rock masses. Rock slopes Involving movement of rock blocks on discontinuities are failed by one or combination of the three basic failure modes-plane, wedge, and toppling. In rock mechanics, practically all the parameters such as the joint set characteristics, the rock strength properties, and the loading conditions are always subject to a degree of uncertainty. Therefore, a reasonable assessment of the rock slope stability has to include the excavation of the multi-failure modes, the consideration of uncertainties of discontinuity characteristics, and the decision on stabilization measures with favorable cost conditions. This study was performed to provide a new numerical model of the deterministic analysis, reliability analysis, and reliability-based optimization for rock slope stability. The sensitivity analysis was carried out to verify proposed method and developed program; the parameters needed for sensitivity analysis are design variables, the variability of discontinuity properties (orientation and strength of discontinuities), the loading conditions, and rock slope geometry properties. The design variables to be optimized by the reliability-based optimization include the cutting angle, the support pressure, and the slope direction. The variability in orientations and friction angle of discontinuities, which can not be considered in the deterministic analysis, has a greatly influenced on the rock slope stability. The stability of rock slopes considering three basic failure modes is more influenced by the selection of slope direction than any other design variables. When either plane or wedge failure is dominant, the support system is more useful than the excavation as a stabilization method. However, the excavation method is more suitable when toppling failure is dominant. The case study shows that the developed reliability-based optimization model can reasonably assess the stability of rock slopes and reduce the construction cost.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.9
no.4
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pp.373-381
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2017
A Collaborative Optimization (CO) methodology for ring-stiffened composite material pressure hull of underwater vehicle is proposed. Structural stability and material strength are both examined. Lamination parameters of laminated plates are introduced to improve the optimization efficiency. Approximation models are established based on the Ellipsoidal Basis Function (EBF) neural network to replace the finite element analysis in layout optimizers. On the basis of a two-level optimization, the simultaneous structure material collaborative optimization for the pressure vessel is implemented. The optimal configuration of metal liner and frames and composite material is obtained with the comprehensive consideration of structure and material performances. The weight of the composite pressure hull decreases by 30.3% after optimization and the validation is carried out. Collaborative optimization based on the lamination parameters can optimize the composite pressure hull effectively, as well as provide a solution for low efficiency and non-convergence of direct optimization with design variables.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.15
no.1
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pp.122-128
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2016
The purpose of this study was to develop improved strength of an arm and a boom on over-load environment, which causes damage in the initial design statement. To develop improved strength of an excavator front group, we calculated load conditions using the MATLAB program, and using these conditions, we performed a structural analysis of an excavator front group for the maximum digging force condition. Finally we performed a topology optimization to reduce weights of an arm and a boom, and we re-modeled an arm and a boom based on the topology design results and re-performed the structural analysis. The strength of the re-design is higher than the initial design but its weight is almost the same as the initial design.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.1
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pp.130-136
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1998
A procedure of stress and strength analysis has been proposed for the centrifuge rotor of composite materials of quasi-isotropic laminates. The goal in this study is to maximize the allowable rotating speed, that is, to minimize maximum strength ratio with the given path length by changing the geometric parameter-outer radius and ply angles in quasi-isotropic laminates. Optimum values of the geometric parameter-outer radius and ply angles are obtained by multilevel optimization. All the geometric dimensions and stresses are normalized such that the result can be extended to a general case. Two dimensional analysis at each cross section with an elliptic tube hole subjected to internal hydrostatic pressures by samples as well as the centrifugal body forces has been performed along the height to calculate the stress distribution with the plane stress assumption, and Tsai-Wu failure criterion is used to calculate the strength ratio. The maximum allowable rotating speed can be increased by changing the radii of the outer surface along the height with the maximum strength ratio under the unit value : The optimal number of ply angles maximizing the allowable rotating speed in quasi-isotropic laminates is found to be the half number of tube hole, and the optimal laminate rotation angle is the half of $[{\pi}/m]$. A $[{\pi}/3]$ laminate, for instance, is stronger than a $[{\pi}/4]$ laminate for the centrifuge rotor of 6 tube hole number even though they have the same stiffness.
Choi, Seong Woo;Park, Chan Hee;Lee, Sang Won;Yeom, Jong Taek;Hong, Jae Keun
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.34
no.2
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pp.77-81
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2017
CP (Commercially Pure) titanium has been widely used in various industries such as in energy plants and bio-materials because of an excellent corrosion resistance and its non-toxicity to the human body. But there are limitations for usage as structural materials due to low strength. The tensile properties of CP titanium could be improved by microstructure refinement such as in a SPD (Severe Plastic Deformation) process. However, high strengthening of CP titanium wire is impossible by SPD processes like ECAP (Equal Channel Angular Pressing), HPT (High-Pressure Torsion), and the ARB (Accumulative Roll Bonding) process. The study purposes are to increase the strength of CP titanium wire by optimization of the cold drawing process and the harmonization with mechanical properties by heat treatments for the next forming process. The optimization process was investigated with regard to the design of drawing dies and the reduction ratio of cross sections. The elongations of high strength CP titanium were controlled by heat treatment.
Concrete is a most utilized material in the construction industry that have main components. The strength of concrete can be improved by adding some admixtures. Evaluating the impact of fly ash (FA) and silica fume (SF) on the long-term compressive strength (CS) of concrete provokes to find the significant parameters in predicting the CS, which could be useful in the practical works and would be extensible in the future analysis. In this study, to evaluate the effective parameters in predicting the CS of concrete containing admixtures in the long-term and present a fitted equation, the multivariate adaptive regression splines (MARS) method has been used, which could find a relationship between independent and dependent variables. Next, for optimizing the output equation, biogeography-based optimization (BBO), particle swarm optimization (PSO), and hybrid PSOBBO methods have been utilized to find the most optimal conclusions. It could be concluded that for CS predictions in the long-term, all proposed models have the coefficient of determination (R2) larger than 0.9243. Furthermore, MARS-PSOBBO could be offered as the best model to predict CS between three hybrid algorithms accurately.
The use of waste tires and industrial wastes such as fly ash (FA) and ground granulated blast furnace slag (GGBS) in concrete is an important issue in terms of sustainability. In this study, the effect of parameters affecting the physical, mechanical and microstructural properties of FA/GGBS-based geopolymer concretes with waste rubber fiber was investigated. For this purpose, the effects of rubber fiber percentage (0.6%, 0.9%, 1.2%), binder (75FA25GGBS, 50FA50GGBS, 25FA75GGBS) and curing temperature (75 ℃, 90 ℃ and 105 ℃) were investigated. The Taguchi-Grey Relational Analysis (TGRA) method was used to obtain optimum parameter levels of rubber fiber geopolymer concrete (RFGC). The slump, fresh and hardened density, compressive strength, flexural strength, static and dynamic modulus of elasticity, ultrasonic pulse velocity (UPV) tests and scanning electron microscopy (SEM) analysis were performed on the produced concretes. The analysis of variance (ANOVA) method was used to statistically determine the effects of the parameters on the experimental results. A confirmation test was performed to test the accuracy of the optimum values found by the TGRA method. With the increase of GGBS percentage, the compressive strength of RFGC increased up to 196%. The increase in rubber fiber percentage and curing temperature adversely affected the mechanical properties of RFGC. As a result of TGRA, the optimum value was found to be A1B3C1. ANOVA results showed that the most effective parameter on the experimental results was the binder with 99% contribution percentage. It is understood from the SEM images that the optimum concrete had a denser microstructure and less capillary cracks and voids. For this study, the use of the TGRA method in multiple optimization has proven to provide very useful and reliable results. In cases where many factors are effective on its strength and durability, such as geopolymer concrete, using the TGRA method allows for finding the optimum value of the parameters by saving both time and cost.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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