The optimum design of truss structures is one of the significant categories in structural optimization that has widely been applied by researchers. In the present study, new mathematical programming called Consistent Approximation (CONAP) method is utilized for the simultaneous optimization of the size and shape of truss structures. The CONAP algorithm has already been introduced to optimize some structures and functions. In the CONAP algorithm, some important parameters are designed by employing design sensitivities to enhance the capability of the method and its consistency in various optimum design problems, especially structural optimization. The cross-sectional area of the bar elements and the nodal coordinates of the truss are assumed to be the size and shape design variables, respectively. The displacement, allowable stress and the Euler buckling stress are taken as the design constraints for the problem. In the proposed method, the primary optimization problem is replaced with a sequence of explicit sub-problems. Each sub-problem is efficiently solved using the sequential quadratic programming (SQP) algorithm. Several truss structures are designed by employing the CONAP method to illustrate the efficiency of the algorithm for simultaneous shape and size optimization. The optimal solutions are compared with some of the mathematical programming algorithms, the approximation methods and metaheuristic algorithms those reported in the literature. Results demonstrate that the accuracy of the optimization is improved and the convergence rate speeds up.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2008.04a
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pp.216-221
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2008
Shape design optimization for linear elasticity problem is performed using isogeometric analysis method. In many design optimization problems for real engineering models, initial raw data usually comes from CAD modeler. Then designer should convert this CAD data into finite element mesh data because conventional design optimization tools are generally based on finite element analysis. During this conversion there is some numerical error due to a geometry approximation, which causes accuracy problems in not only response analysis but also design sensitivity analysis. As a remedy of this phenomenon, the isogeometric analysis method is one of the promising approaches of shape design optimization. The main idea of isogeometric analysis is that the basis functions used in analysis is exactly same as ones which represent the geometry, and this geometrically exact model can be used shape sensitivity analysis and design optimization as well. In shape design sensitivity point of view, precise shape sensitivity is very essential for gradient-based optimization. In conventional finite element based optimization, higher order information such as normal vector and curvature term is inaccurate or even missing due to the use of linear interpolation functions. On the other hands, B-spline basis functions have sufficient continuity and their derivatives are smooth enough. Therefore normal vector and curvature terms can be exactly evaluated, which eventually yields precise optimal shapes. In this article, isogeometric analysis method is utilized for the shape design optimization. By virtue of B-spline basis function, an exact geometry can be handled without finite element meshes. Moreover, initial CAD data are used throughout the optimization process, including response analysis, shape sensitivity analysis, design parameterization and shape optimization, without subsequent communication with CAD description.
In this paper, an improved version of particle swarm optimization based optimum design algorithm (IPSO) is presented for the steel grillage systems. The optimum design problem is formulated considering the provisions of American Institute of Steel Construction concerning Load and Resistance Factor Design. The optimum design algorithm selects the appropriate W-sections for the beams of the grillage system such that the design constraints are satisfied and the grillage weight is the minimum. When an improved version of the technique is extended to be implemented, the related results and convergence performance prove to be better than the simple particle swarm optimization algorithm and some other metaheuristic optimization techniques. The efficiency of different inertia weight parameters of the proposed algorithm is also numerically investigated considering a number of numerical grillage system examples.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.14
no.2
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pp.112-121
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2013
An approach for composing a performance optimized computational code is suggested for the latest microprocessors. The concept of the code optimization, termed localization, is maximizing the utilization of the second level cache that is common to all the latest computer systems, and minimizing the access to system main memory. In this study, the localized optimization of the LU-SGS (Lower-Upper Symmetric Gauss-Seidel) code for the solution of fluid dynamic equations was carried out in three different levels and tested for several different microprocessor architectures widely used these days. The test results of localized optimization showed a remarkable performance gain of more than two times faster solution than the baseline algorithm for producing exactly the same solution on the same computer system.
Nowadays, Unmanned Combat Air Vehicle(UCAV) has become an important aircraft system for the national defense. For its efficiency and survivability, shape optimization of UCAV is an essential part of its design process. In this paper, shape optimization of UCAV was processed for aerodynamic performance improvement and Radar Cross Section(RCS) reduction using Multi Objective Genetic Algorithm(MOGA). Lift and induced drag, friction drag, RCS were calculated using panel method, boundary layer theory, Physical Optics(PO) approximation respectively. In particular, calculation applied Radar Absorbing Material(RAM) was performed for the additional RCS reduction. Results are indicated that shape optimization is performed well for improving aerodynamic performance, reducing RCS. Further study will be performed with higher fidelity tools and consider other design segments including structure.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.8
no.4
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pp.10-15
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2007
Taguchi methods have been used for a long time to improve the product quality and process performance of a manufacturing system, Few researchers have applied this methodology in laser beam cutting (LBC) of sheet metals and found the considerable improvement in cut qualities. In all experimental investigations of LBC so far, the objective was to optimize the single quality characteristic at a time. In this paper the simultaneous optimization of multiple quality characteristics such as Kerf width and material removal rate (MRR) during pulsed Nd:YAG LBC of thin sheet of magnetic material (high Silicon-steel) has been presented using Taguchi's quality loss function. The results show the considerable improvement in multiple S/N ratio as compared to initial cutting condition. Also, the comparison of results from single and multi-objective optimization have been presented and it was found that the loss in quality is always possible shifting from single quality to multiple quality optimization.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.11b
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pp.576-581
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2002
The suspension is a structure that supports reading, writing head in information storage device. In order to develop the information storage device of high track density, it is necessary to study about the suspension. To satisfy operation condition of information storage device, the suspension shape is very important since it correlates to dynamic characteristics. Therefore, it is necessary to analyze the dynamic characteristics by using finite element analysis and to optimize the suspension of information storage device using size optimization and topology optimization. The suspension has various modes according to different kinds of frequency bandwidth. Sway mode and second torsion mode are especially critical among them. In this paper, we investigated method to improve bandwidth of sway and second torsion mode of HDD and ODD suspension by using size optimization and topology optimization.
Structural sizing is a rewarding task due to its non-convex constrained nature in the design space. In order to provide both global exploration and proper search refinement, a hybrid method is developed here based on outstanding features of Evolutionary Computing and Teaching-Learning-Based Optimization. The new method introduces an observer phase for memory exploitation in addition to vector-sum movements in the original teacher and learner phases. Proper integer coding is suited and applied for structural size optimization together with a fly-to-boundary technique and an elitism strategy. Performance of the proposed method is further evaluated treating a number of truss examples compared with teaching-learning-based optimization. The results show enhanced capability of the method in efficient and stable convergence toward the optimum and effective capturing of high quality solutions in discrete structural sizing problems.
In this paper, the development of a new optimization software for finite element model updating of engineering structures titled as FemUP is described. The program is used for computational FEM model updating of structures depending on modal testing results. This paper deals with the FE model updating procedure carried out in FemUP. The theoretical exposition on FE model updating and optimization techniques is presented. The related issues including the objective function, constraint function, different residuals and possible parameters for FE model updating are investigated. The issues of updating process adopted in FemUP are discussed. The ideas of optimization to be used in FE model updating application are explained. The algorithm of Sequential Quadratic Programming (SQP) is explored which will be used to solve the optimization problem. The possibilities of the program are demonstrated with a three dimensional steel frame model. As a result of this study, it can be said that SQP algorithm is very effective in model updating procedure.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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v.2
no.1
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pp.16-22
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2013
This paper presents the analysis and optimization of air-core permanent magnet linear synchronous motor with overlapping concentrated windings to achieve high thrust density, high thrust per copper losses and low thrust ripple. For the motor design, we adopt equivalent magnetizing current (EMC) method to analyze the magnetic field and give analytical formulae for calculation of motor parameters such as no-load back EMF, dynamic force, thrust density and thrust per copper losses. Further, we proposed a multi-objective optimization by genetic algorithm to search for the optimum parameters. The design optimization is verified by 2-D Finite Element analysis (FEA).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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