Minh-Ngoc Nguyen;Wonsik Jung;Soomi Shin;Joowon Kang;Dongkyu Lee
Steel and Composite Structures
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제47권3호
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pp.365-374
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2023
This paper presents a new scheme for constructing locking-free finite elements in thick and thin plates, called Discrete Shear Gap element (DSG), using multiphase material topology optimization for triangular elements of Reissner-Mindlin plates. Besides, common methods are also presented in this article, such as quadrilateral element (Q4) and reduced integration method. Moreover, when the plate gets too thin, the transverse shear-locking problem arises. To avoid that phenomenon, the stabilized discrete shear gap technique is utilized in the DSG3 system stiffness matrix formulation. The accuracy and efficiency of DSG are demonstrated by the numerical examples, and many superior properties are presented, such as being a strong competitor to the common kind of Q4 elements in the static topology optimization and its computed results are confirmed against those derived from the three-node triangular element, and other existing solutions.
There are recently some advances in solving numerically topology optimization problems for large-scaled trusses based on ground structure approach. A disadvantage of this approach is that the final design usually includes many bars, which is difficult to be produced in practice. One of efficient tools is a so-called filter scheme for the ground structure to reduce this difficulty and determine several distinct bars. In detail, this technique is valuable for practical uses because unnecessary bars are filtered out from the ground structure to obtain a well-defined structure during the topology optimization process, while it still guarantees the global equilibrium condition. This process, however, leads to a singular system of equilibrium equations. In this case, the minimization of least squares with Tikhonov regularization is adopted. In this paper, a proposed algorithm in controlling optimal Tikhonov parameter is considered in combination with the filter scheme due to its crucial role in obtaining solution to remove numerical singularity and saving computational time by using sparse matrix, which means that the discrete optimal topology solutions depend on choosing the Tikhonov parameter efficiently. Several numerical examples are investigated to demonstrate the efficiency of the filter parameter control algorithm in terms of the large-scaled optimal topology designs.
This paper deals with the consensus problem for multi-agent linear dynamic systems with directed communication topology. All the agents are identical high-order linear systems and their state information is exchanged through a communication network with directed graph. It is shown that a consensus is achieved if there exists a feasible solution to a set of linear matrix inequalities obtained for a simultaneous stabilization problem for multiple systems. Examples are presented to show the effectiveness of the proposed method.
The dynamic equations for an arbitrary cluster comprising rigid spheres or assemblies of spheres (subclusters) encountered in granular-type systems are considered. The system is treated within the framework of multibody dynamics. It is shown that for an arbitrary cluster topology the governing equations can be given in an explicit scalar from. The derivation is based on the D'Alembert principle, on inertial coordinate system for each body and direct utilization of the path matrix describing the topology. The scalar form of the equations is important in computer simulations of flow of granular-type materials. An illustrative example of a three-body system is given.
Shen, Ye;Feng, Jing;Ma, Weijun;Jiang, Lei;Yin, Min
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권1호
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pp.171-192
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2017
The change of any element in the network is possible to cause performance degradation of the multicast network. So it is necessary to optimize the topology path through the multicast update strategy, which directly affects the performance and user experience of the overlay multicast. In view of the above, a new multicast tree update strategy based on perturbation theory Musp (Multicast Update Strategy based on Perturbation theory) is proposed, which reduces the data transmission interruption caused by the multicast tree update and improves user experiences. According to the multicast tree's elements performance and the topology structure, the Musp strategy defines the multicast metric matrix and based on the matrix perturbation theory it also defines the multicast fluctuation factor. Besides it also demonstrates the calculability of the multicast fluctuation factor presents the steps of the Musp algorithm and calculates the complexity. The experimental results show that compared with other update strategies, as for the sensitivity of the multicast fluctuation factor's energized multicast tree to the network disturbance, the maximum delay of the Musp update strategy is minimal in the case of the local degradation of network performance.
We present a new design method of one-dimensional multi-layered acoustic foams for transmission loss maximization by topology optimization. Multi-layered acoustic foam sequences consisting of acoustic air layers and poroelastic material layers are designed for target frequency values. For successful topology optimization design of multi-layered acoustic foams, the material interpolation concept of topology optimization is adopted. In doing so, an acoustic air layer is modeled as a limiting poroelastic material layer; acoustic air and poroelastic material are handled by a single set of governing equations based on Biot's theory. For efficient analysis of a specific multi-layered foam appearing during optimization, we do not solve the differential equations directly, but we use an efficient transfer matrix approach which can be derived from Biot's theory. Through some numerical case studies, the proposed design method for finding optimal multi-layer sequencing is validated.
위상최적설계는 개념설계에 적합하며, 제품의 설계에서 사용되어지고 있다. 전통적인 위상최적화는 균질화법과 최적조건법을 사용해 왔다. 균질화법은 구멍으로 구성된 구조물과 강성행렬사이의 관계를 연결해주는데 사용되며, 최적조건법은 부피분율을 유지하며 설계변수의 개선에 사용되어진다. 전통적인 위상최적설계는 수렴성이 좋은 장점은 있지만 수렴시간이 많이 걸린다는 단점이 있었다. 이 문제를 해결하는 하나의 방법으로 평균 응력량을 기준으로 요소를 제거하는 요소제거법을 제시하였다. 예제에서 수렴속도가 향상됨을 알 수 있었다.
Multiple faults are hard to diagnose correctly because the operation of circuit breakers tripped by former fault changes the topology of power systems. The information including operating time of actuated relays and tripped circuit breakers is used for considering changes of the network topology in fault section diagnosis. This paper presents a method for fault section diagnosis using a set of matrices which represent changes of the network topology due to operation of circuit breakers. The proposed method uses fuzzy relation to cope with the unavoidable uncertainties imposed on fault section diagnosis of power systems. The inference executed by the proposed matrices provides the fault section candidates in the form of a matrix made up of the degree of membership. Experimental studies for real power systems reveal usefulness of the proposed technique to diagnose multiple faults.
Optimal layer sequencing of a multi-layered acoustical foam is solved to maximize its sound transmission loss. A foam consisting of air and poroelastic layers can be optimized when a limited amount of a poroelastic material is allowed. By formulating the sound transmission loss maximization problem as a one dimensional topology optimization problem, optimal layer sequencing and thickness were systematically found for several frequencies. For optimization, the transmission losses of air and poroelastic layers were calculated by the transfer matrix derived from Biot's theory. By interpolating five intrinsic parameters among several poroelastic material parameters, dear air-poroelastic layer distributions were obtained; no filtering or post-processing was necessary. The optimized foam layouts by the proposed method were shown to differ depending on the frequency of interest.
This paper presents the development of a system with a reverse matrix converter (RMC) for permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive and its effective control method. The voltage transfer ratio of the general matrix converter is restricted to a maximum value of 0.866, which is not suitable for applications whose source voltages are lower than the load voltages. The proposed RMC topology can step up the voltage without any additional components in the conventional circuit. Its control method is different from traditional matrix converter’s one, thus this paper proposes control schemes of RMC by means of controlling both the generator and motor side currents with properly designed control loop. The converter can have sinusoidal input/output current waveforms in steady state condition as well as a boosted voltage. In this paper, a hardware system with an RMC for a PMSM drive system is described. The performance of the system was investigated through experiments
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[게시일 2004년 10월 1일]
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